一、 火山的成因 人类无法钻穿地壳,但地壳自身却百孔千疮,火山遍布全球,不时喷发大量气体和岩浆,人们便可通过这些天然“窗口”来窥探地底的秘密令人不解的是,地幔岩浆离海沟沟底最近,为什么火山口不在海沟,而在海岭和高山之颠呢这显然不能用“水往低处流、火往高处走”的原理来解释,因为岩浆熔液比水更重,更有理由留在低处是什么力量把它送到山顶的呢这就是火山的成因问题,图47描述了火山孕育形成的过程 在山体中,地壳与地壳相挤在一起,地壳间便留下了大量的缝隙,当山体底部出现负山谷时,负山谷中就会封藏大量气体(含水蒸汽、硫、二氧化碳、甲烷等)当洋流对山体的水平推力时大时小、时紧时松时,导致山体本身上下波动,加上固体潮汐也在使山体上下波动,当洋流与潮汐引起的上下起伏波叠加在一起时,山体出现最大波幅当山体大幅度抬高时,山谷内的气压降到最低,但当山体大幅度下落时,负山谷内的气压达到最高点当某一次高压突然冲破地壳膜时,负山谷内的高压气体夹带着岩浆,顺着山体缝隙冲出山体,此时火山首次爆发 一旦负山谷内的气体冲出,原高压气仓对山体的浮力消失,山体的重力加大,更加往下坐这样一坐,负山谷内的表层岩浆便被压出,形成第二次火山爆发 喷出的熔岩冷却并落在山顶,这又加重了山体的重量,当下一次地壳落潮时,更重的山体又一次下坐,又喷出一部分岩浆,这又使山体加重 火山爆发前,高压气仓的强大浮力不仅使火山口抬高,而且使周围近百公里半径内的地壳高当高压气仓破裂,浮力消失,附近地壳也连接着气舱壁向岩浆洋下沉气仓壁每下沉寸,都会泵出一部分岩浆,形成间歇式火山爆发 这样间歇式地喷发一段时间后,山体与附近地壳下坐到一个比较适当的高度,虽然仍在固体潮起伏,但负山谷内的岩浆只能在山体缝隙(即火山通道)中上窜下落,喷不出地表 再过一段时间,山体垂直重力、山根浮力与洋流水平推力重新达到平衡,一般地壳起伏波已不能使负山谷内产生高压,此时地壳膜重新合拢,火山熄灭或休眠 若干年后,洋流改向或把更多的海底地壳推到山顶,使山体加重或减轻,负山谷中又积累了许多新来的气泡(从地幔中来的气泡),使山体的浮力加大一旦负山谷内的气压再次把地壳膜压破,火山再次爆发,这被叫做“火山复苏”如公元79年的维苏威火山的再度爆发,掩埋了庞培和赫库尔兰努姆两城,那次便是复苏的火山 如果火山底下的负山谷被熔解,或任何一壁被熔解,失去储气的条件,这时的火山才算永久性地死亡 由于山体中的构造不同,火山爆发的形式也不尽相同,如果被压在负山谷顶层的是由煤层干馏出来的甲烷气体,在火山爆发的瞬间,高温可燃气体突然与山体上层缝隙中的氧气接触,就会发生强烈的爆炸如1883年8月26日,苏门答腊与爪哇岛之间巽他海峡的喀拉喀托火山第一次喷发时,同时发生爆炸,把山头20立方公里的岩石抛向空中 但在更多的情况下,被压在负山谷顶部的是硫、磷、硼、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、氟、氯、水蒸汽气体这些气体主要是山根熔解后被置换和释放出来的,少量的气体是从地幔岩浆深处浮升上来的,它们聚积成一团团气泡,随地幔岩浆流动,随时寻求地壳膜的裂缝冲出地表如海盆、海沟中冒出的气泡,平原和山地冒出的含硫气体等然而一旦这些气泡流入负山谷,就失去了在流动中寻找出口的机会,它们只有把力量积累到某时某刻火山爆发时,才能一起冲出地表 由此可知,负山谷是火山孕育的首要条件,如维苏威火山从公元79年到1944年3月12日共复活喷发过10次,平均约间隔2个世纪就喷发一次,说明火山底部有负山谷存在,不然不可能总是在一个地方喷发负山谷是众多山根中的一种特殊的地形形态,而只有散热条件良好的山脉底下才可能有山根,平地和海底的平原不会有山根,也不会有负山谷,故不可能孕育火山,火山总是分布在山地 另外,山体重力是把岩浆压出的动力,没有下压的山体重力,便没有足够的力量把沉重的 岩浆“泵”出地表,而平原与海底对地幔岩浆的压力小,而且作用力是均衡的即使有大团气泡浮来,也形不成一个突破点,故形成不了火山 其三,地壳中的缝隙是岩浆喷出的通道,而只有山脉、海岭的地壳是折叠的,存有大量缝隙而一般海底与平原的地壳是水平的,中间没有缝隙,岩浆和气体找不到一下子大量冲出地表的通道 以上三种因素决定了火山的分布,它依赖着山体、海岭而存在,故平原、海沟、海盆中没有火山 二, 火山爆发 火山并非是喷出“火”的山,它喷出的是一种高温粘稠的物质,这种物质叫岩浆火山爆发时景象异常壮观平时,死死被地包在地壳里岩浆,由于其温度极高,又承受着地壳的巨大压力,所以一遇地壳较薄的地方或有裂隙,岩浆就猛烈地冲出地面 当火山爆发时,伴随着惊天动地的巨大轰鸣,石块飞腾翻滚,炽热无比的岩浆像条条凶残无比的火龙,从地下喷涌而出,吞噬着周围的一切,霎时间,方圆几十里都被笼罩在一片浓烟迷雾之中有时候,由于火山爆发,还能使平地顷刻间矗立起一座高高的大山,如赤道附近的乞力马扎罗山和科托帕克希山就是这样形成的；有时候,又能在瞬间吞掉整个村庄和城镇 火山的形成是地表下面,越深的地方,温度就越高,大约在20英里深处,温度之高足以熔化大部分岩石岩石熔化时,就会膨胀而需要更多更大的空间这种被高温熔化的物质便会沿着隆起造成的裂缝上升当熔岩槽里的压力大于它上面的岩石的压力时,便向外爆发而形成一座火山
火山的形成
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过程的差别形成了形形色色的火山活动。
一、火山喷发的过程
火山喷出地表前的过程归纳为三个阶段：岩浆形成与初始上升阶段、岩浆囊阶段和离开岩浆囊到地表阶段。
1岩浆形成与初始上升阶段
岩浆的产生必须有两个过程：部分熔融和熔融体与母岩分离。实际上这两种过程不大可能互相独立，熔融体与母岩的分离可能在熔融开始产生时就有了。部分熔融是液体（即岩浆）和固体（结晶）的共存态，温度升高、压力降低和固相线降低均可产生部分熔融。当部分熔融物质随地幔流上升时，在流动中也会产生液体和固体的分离现象，从而产生液体的移动乃至聚集，称之为熔离。
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岩浆囊阶段
岩浆囊是火山底下充填着岩浆的区域，是地壳或上地幔岩石介质中岩浆相对富集的地方。一般视为与油藏类似的岩石孔隙（或裂隙）中的高温流体，通常认为在地幔柱内，岩浆只占总体积的5%-30%。从局部看，可以视为内部相对流通的液态集合。岩浆是由岩浆熔融体、挥发物、以及结晶体组成的混合物。
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从岩浆囊到地表阶段
岩浆从岩浆源区一直到近地表的通路的上升，与岩浆囊的过剩压力、通道的形成与贯通、以及岩浆上升中的结晶、脱气过程有关。当地壳中引张或引张-剪切应力大于当地岩石破裂强度时，便可能形成张性或张-剪性破裂，如若这些裂隙互相连通，就可以作为岩浆喷发的通道。
二、火山喷发条件
一个地方能否形成火山主要在于是否具备以下条件：
1部分熔融体的形成，必须有较高的地热（自身积累的或外边界条件产生的），或隆起减压过程，或脱水而减低固相线；
2岩浆在地壳中的富集，或岩浆囊形成的位置与中性浮力面的深度有关，而中性浮力面的深度又与地壳流变学间断面有关；
3岩浆囊中的物理化学过程，主要是结晶体、挥发物与流体的分额与相互作用，岩浆喷发起着促使、或抑制作用。地壳岩浆囊的存在起着拦截、改造地幔升上的岩浆的作用。它也是形成爆炸式火山喷发的重要条件。
4岩浆囊的存在对岩浆通道的形成有促进作用，
而构造活动产生的引张应力场是形成岩浆通道的主要原因。
5岩浆离开岩浆囊后的上升受到压力梯度与浮力的双重驱动。
火山喷发的实验原理是：小苏打和醋产生了化学反应。
小苏打加醋的化学反应并不能代表火山喷发的真正原理。
其真正的火山喷发的内在原因是化学和物理反应。
火山喷发的三个阶段：
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，而岩浆体内气体出溶量不断增加，岩浆体积逐渐膨胀，密度减小，内压力增大，当内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。
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屑和深部岩浆喷向高空，形成了高大的喷发柱。
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屑物，这些碎屑物依着重力的大小，分别在不同高度和不同阶段塌落。根据我对资料的理解，我觉得火山喷发的真正内因是压力差，造成压力差的原因是温度差、热胀冷缩原理。内部在高温的情况下，岩浆和空气不断膨胀，内部的压力在不断增加，当火山口无法承受时，高压气体首先冲破火山口的岩石层，然后岩浆喷涌而出
汤加火山爆发原因是地球板块相撞。在环太平洋地区，太平洋板块向周围板块的下面俯冲，形成了一系列的火山，仅活火山就达512座，占世界活火山数量的80%以上。汤加就位于这一火山地震带的西南缘，这里是太平洋板块向印度，澳大利亚板块之下俯冲形成的，过去100年，这里的海底火山活动十分活跃，曾经历多次喷发，不断塑造着岛屿的面貌。
汤加火山爆发的影响
汤加火山爆发也将影响汤加应对水位上升和风暴潮的能力。这是汤加的一大担忧，毕竟气候变化正促使其海平面每年上升约6毫米，是全球平均水平的两倍。随着汤加火山爆发，汤加的一个海平面仪在停止报告前记录了119米的海啸波。而海啸往往会导致快速的海岸侵蚀。在汤加通信系统瘫痪之前，还有视频显示人造海堤遭到损坏。
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