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岩浆作用(2)

时间:2013-10-04  归属:地球科学概论
(二)喷出作用的产物

1.火山喷出物

火山喷出的物质有气态、液态和固态3种。

(1)气态喷出物

火山从开始喷发至终止时都有气体喷发。在岩浆向上运移过程中,上覆岩石的压力逐渐降低,溶解在岩浆中的挥发性组分就以气体的形式分离出来。岩浆喷出后压力降低,更多的气体就进一步释放出来。气体中以水蒸气为主,含量常达70%以上;此外有CO2、SO2、N2、H2S以及少量CO、H2、HCl、NH3、NH4Cl、HF等。

气体的喷出状况能预示火山活动的进程。如果气体喷出量越来越多,硫质成分越来越浓,温度越来越高,这就是大规模火山喷发即将来临的预兆。如果气体喷出量逐渐减少,CO2成分增多,硫质成分减少,温度降低,则表明火山活动逐渐减弱。

火山喷出的气体不是全部逸散,其中有相当部分直接由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,有的可形成矿床。

(2)液态喷出物

火山喷出的液态物质称为熔浆。熔浆与岩浆的差别在于熔浆挥发分较少。与岩浆分类相似,按SiO2含量熔浆主要可分为酸性、中性和基性3类,而超基性熔浆为数不多。不同类型熔浆粘度不等,因而流动性不同。熔浆冷凝后形成的岩石称为熔岩(lava)。

基性熔浆SiO2含量低,挥发组分较少,温度高(约1000~1200℃),冷却慢,粘性小,流动快。冷却后形成颜色较深的岩石,称玄武岩。当基性熔浆表面冷凝成塑性薄壳,而下面熔浆仍继续流动时,就会拖曳上部薄壳使其产生波状起伏,形成波状熔岩(wave  lava);如果下面熔浆还继续流动,使上部薄壳被拖引成绳状构造,则形成绳状熔岩(ropylava)。酸性熔浆富含SiO2和挥发组分,K、Na含量比  Fe、Mn含量高,温度较低(多为800~1000℃),冷却快,粘性大,流动慢。冷却后形成颜色较浅的岩石,称流纹岩。酸性熔浆表面迅速冷凝成薄壳并由于强烈收缩而破裂,下面熔浆继续流动,使表层薄壳再次破碎并翻滚、粘结,形成块状熔岩(block  lava)。中性熔浆SiO2和挥发组分的含量以及其它性质介于酸性和基性熔岩之间,所形成的岩石称为安山岩。

枕状熔岩为基性岩浆水下喷发的产物。基性熔浆在水下凝固时首先表面结成硬壳,并由于冷却收缩而出现裂隙,而壳内的熔浆尚未固结,这样熔浆就可能从裂隙中流出;流出的熔浆表面又形成冷凝的硬壳,由于冷却收缩及内部压力硬壳又发生破裂,尚未固结的熔浆又从裂缝流出;结果使整体熔浆分成许多小股熔浆,最后冷凝固结,并因在完全硬化前受重力作用与周围物体的互相挤压而成为枕状体,形成枕状熔岩(pillow  lava)。

熔浆在冷凝固结过程中,如果成分均匀,地形平坦,而且缓慢冷缩,就可能围绕一些大致成等距离排列的凝结中心收缩,从而形成垂直于冷凝面的裂隙,把岩石分割成多边形柱状体,这种裂隙称为柱状节理。最常见的是玄武岩中的六边形柱状节理,其次也有五边形、四边形、七边形等。福建第三系玄武岩、峨眉山二叠系玄武岩中的柱状节理都很发育。

(3)固态喷出物

由于气体的膨胀力及其所派生的冲击作用,使火山喉管及火山口附近的岩石被炸碎并抛射出来,未冷凝的岩浆呈团块、细滴喷射出来并在空中或落地后凝结为固体,它们均属于固态喷出物,统称为火山碎屑物,可分出火山弹、火山块、火山砾和火山灰四种基本类型。

火山弹(volcanic  bomb)是一种岩浆喷发物,喷离火山口时为炽热的熔浆团,而后在空中旋转运移时,发生不同程度的冷却或固结,落地时可呈现不同的形态。如落地时表层固结,可形成纺锤形火山弹、麻花状火山弹;如表层基本未固结,则形成饼状或不规则状火山弹;如整体基本固结,则呈暗色不规则渣状块体,多气孔,表面锯齿状,称为火山渣,是最常见的一类火山弹。火山弹平均直径大于64mm,最大可达6m(长径)以上。

火山块粒径与火山弹相当,也是大于64mm,但喷发时是固态的岩石碎块,多呈棱角状至次棱角状。火山块主要由火山通道及其附近早先形成的岩石破碎而成。火山砾粒径为2~64mm,火山灰粒径小于2mm,它们在喷发时可以是液态的,也可以是固态的。

火山碎屑物大部分降落到火山口附近,呈环状分布,由内向外颗粒由粗变细。火山喷发的碎屑物有时数量极多,散落面积很广,如1883年印度尼西亚克拉克托火山爆发,碎屑物总量估计达2.5×109m3,细小的火山灰被带到大气层的上层,而后随大气飘移散落全球。火山碎屑物经堆积、压实、胶结或熔结而形成的岩石,称为火山碎屑岩。不同期次喷发物形成的火山碎屑岩逐层堆积,因而可有较好的成层性。

2.火山地形

中心式火山喷发形成的地形常呈锥状,称为火山锥。由于火山喷发类型不同,因而火山锥也是多种多样的。主要由熔岩组成的,称为熔岩锥,坡角常仅有2°~10°,很少大于15°。主要由火山碎屑岩组成的,称为火山碎屑岩锥,坡角约30°~40°。由熔岩与火山碎屑岩互层组成的称为复合锥,坡度常小于35°,世界上较大的火山都属于这种类型,如日本富士火山,海拔高度为3776m。

在火山锥顶部常有低洼的部位,略呈圆形,边缘很陡,火山物质由此喷出,称为火山口。火山再次喷发时可以将原有的火山口炸掉一部分,使火山口顶部扩大,成为更大的洼地,叫破火山口。火山喷发停止后,火山口积水就成为火山口湖,如吉林长白山主峰白头山天池就是一例。与火山口相连的岩浆通道叫火山喉管(也称火山颈)。与喷出岩相比,岩浆充填火山喉管而凝结的岩石一般结晶较好,呈致密状。在长期风化剥蚀之后,火山喉管中比较耐风化的熔岩往往残留在平地,成为突出的孤立山峰。

裂隙式火山喷发常可形成熔岩流与熔岩被。从火山口或火山裂隙溢出的熔浆沿山坡或河谷顺流而下,有的呈狭长的带状,有的呈宽阔平缓的舌状,冷却固结后称为熔岩流,当熔岩流遇到陡崖时可形成熔岩流瀑布。当喷发量很大时,熔浆可铺成一大片,被覆在地面上,而后冷凝,称为熔岩被。

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