1、第四章 火山災(zāi)害,主講：張瑞英 Email: ,本章內(nèi)容,第一節(jié) 什么是火山 第二節(jié) 巖漿 第三節(jié) 火山與板塊構(gòu)造的關(guān)系 第四節(jié) 火山的作用 第五節(jié) 中國(guó)的火山,第一節(jié) 什么是火山,火山的形狀 噴發(fā)的方式 火山噴發(fā)的物質(zhì) 火山活動(dòng)的階段 火山的大小,觀察與事實(shí),（1）地球上存在大量火山（活火山、死火山、休眠火山）,觀察與事實(shí),（2）現(xiàn)代火山噴發(fā),觀察與事實(shí),（3）火山噴溢產(chǎn)物,問(wèn)題1：火山的形狀,火山大多呈孤立的圓錐形，它是由火山噴發(fā)時(shí)，噴出的熔巖、火山灰和碎石落下后堆積而成。,火山錐：是火山噴出物在通道口堆積成的錐形體。,火山口：是位于火山錐頂部或其旁側(cè)的漏斗形噴口。,火山通道：是巖漿由地下

2、上升的通道。,問(wèn)題1：火山的形狀,火山錐：是火山噴出物在通道口堆積成的錐形體。,a. 碎 屑 錐: 以 爆 發(fā) 產(chǎn) 物 為 主, 火 山 碎 屑 物 質(zhì) 常95%； b. 熔 巖 錐: 以 溢 流 產(chǎn) 物 為 主,火 山 碎 屑 物 質(zhì) 常10% c. 混 合 錐: 火 山 碎 屑 物 與 熔 巖 互 層 組 成 的 火 山 錐. 為 噴 發(fā) 和 溢 流 交 替 出 現(xiàn) 的 火 山 活 動(dòng) 產(chǎn) 物,碎 屑 錐,熔 巖 錐 群,混 合 錐,問(wèn)題1：火山的形狀,火山口：是位于火山錐頂部或其旁側(cè)的漏斗形噴口。,破 火 山 口: 是 指 經(jīng) 過(guò) 破 壞 的 火 山 洼 陷. (1)侵 蝕 破 火 山

3、口: 是 火 山 口 被 侵 蝕 加 大 的 結(jié) 果. (2)爆 發(fā) 破 火 山 口: 是 火 山 強(qiáng) 烈 爆 發(fā)、 崩 毀 了 火 山 口 上 部 大 量 巖 石 而 形 成。 大 者 稱 爆 發(fā) 洼 地。 (3)崩 塌 破 火 山 口: 是 由 于 巖 漿 物 質(zhì) 大 量 噴 發(fā) 后, 巖 漿 房 空 虛, 而 火 山 口 附 近 上 覆 物 質(zhì) 增 多, 因 支 撐 不 住 而 崩 塌 沉 陷 形 成 的 火 山 構(gòu) 造.,坍 塌 破 火 山 口,問(wèn)題2：噴發(fā)的方式,1）熔透式噴發(fā)：巖漿上升時(shí)，因過(guò)熱和高度化學(xué)能，將其頂部圍巖熔透，巖漿即溢出地表而成為噴出巖，又成面式噴發(fā)； 2）裂隙式噴

4、發(fā)：巖漿沿一個(gè)方向的大斷裂（裂隙）或斷裂群上升，噴出地表； 3）中心式噴發(fā)：巖漿沿頸狀管道的一種噴發(fā)，其特點(diǎn)是形成火山錐。,問(wèn)題2：噴發(fā)的方式,火山噴發(fā)可按其猛烈程度分為： 1）爆發(fā)性：大部分屬于氣體驅(qū)動(dòng)的噴發(fā)；當(dāng)火山猛烈噴發(fā)時(shí)，在氣體從巖漿中跑出去的過(guò)程中，巖漿也迅速冷卻，形成浮巖（泡沫巖）。 2）非爆發(fā)性,問(wèn)題2：噴發(fā)的方式,爆發(fā)性火山噴發(fā)：巖漿向上噴出經(jīng)過(guò)出溶面和碎屑化面之后，可能以聲速噴出大量熔巖碎屑和各種氣體，形成噴發(fā)柱。,問(wèn)題3：火山噴出的物質(zhì),主要有三種： 熔巖流（冷卻后生成火成巖）、火山泥石流（由大量火山碎屑組成）和火山氣體。,問(wèn)題3：火山噴出的物質(zhì),熔巖流：噴出地表的巖漿，其

5、中揮發(fā)成分大量逸出，稱為熔漿；熔漿在流動(dòng)過(guò)程中，溫度逐漸降低，粘性加大，流速越來(lái)越小，最后凝固成為火山巖。（液態(tài)噴發(fā)物）,熔 巖 湖,熔 巖 流,熔 巖 流 及 熔 巖 的 表 面 形 態(tài),熔 巖 錐,問(wèn)題3：火山噴出的物質(zhì),熔 巖 丘,熔 巖 丘,熔 巖 的 表 面 形 態(tài),熔 巖 被,問(wèn)題3：火山噴出的物質(zhì),問(wèn)題3：火山噴出的物質(zhì),火山泥石流：隨著氣體爆炸由火山口噴射到空中的大小巖石碎塊和由巖漿凝固而成的碎塊，總稱為火山碎屑物質(zhì)（固態(tài)噴發(fā)物）。,問(wèn)題3：火山噴出的物質(zhì),火山氣體：以水汽為最多，一般占?xì)怏w總體積的60%90%，此外還有H2S，SO2，HF,HCL等（氣態(tài)噴發(fā)物）。,問(wèn)題4：火

6、山活動(dòng)的階段,死火山：即人類歷史以來(lái)不再活動(dòng)的火山，死火山也有可能再度活動(dòng)而變?yōu)榛罨鹕健?休眠火山：是在人類歷史上曾有過(guò)活動(dòng)而近百年來(lái)停止活動(dòng)的火山。 活火山：是現(xiàn)在正在活動(dòng)或近百年來(lái)有過(guò)活動(dòng)的火山。,問(wèn)題5：火山的大小,火山的大?。河闷鋰姵龅膸r漿或火山灰的多少來(lái)衡量。,第二節(jié) 巖漿,什么是巖漿 巖漿的成分、溫度、粘度 巖漿的形成 巖漿巖的相,問(wèn)題1：什么是巖漿？,注意：少數(shù)情況下存在有碳酸鹽巖漿、金屬硫化物及金屬氧化物巖漿，后者也稱為礦漿。,巖漿是上地幔和地殼深處形成的，以硅酸鹽為主 要成分的熾熱、粘稠、含有揮發(fā)份的熔融體（熔體）。,問(wèn)題2：巖漿的成分,主要成分：硅酸鹽 以氧化物形式表示Si

7、O2, Al2O3, FeO, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, H2O SiO2 = 40%75% 揮發(fā)份 （6） H2O, CO2, CO, N2, SO2, SO3, H2S, HCl, H2F 成礦金屬元素,問(wèn)題3：巖漿的溫度,觀察現(xiàn)代熔巖流的溫度： 通常：7001200 基性熔巖：10251225 酸性熔巖：735890,一般來(lái)說(shuō)，熔巖流的溫度總是比地下深處同成分的、正在結(jié)晶的巖漿高，這是因?yàn)榈叵律钐幍膸r漿富含揮發(fā)份，揮發(fā)份可以使起熔溫度和液相線溫度明顯下降。,問(wèn)題3：巖漿的溫度,研究地質(zhì)溫度計(jì)：某些造巖礦物的形成溫度和相變溫度可以間接推測(cè)研究結(jié)晶時(shí)的溫度。 例

8、如： 方石英轉(zhuǎn)變?yōu)轺[石英：1470 正長(zhǎng)石分解為白榴石和二氧化硅：1170 普通角閃石暗化：1050 大氣壓下黑云母分解、暗化：1050840 鱗石英轉(zhuǎn)變?yōu)槭ⅲ?70 棕色角閃石轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色角閃石：750 石英轉(zhuǎn)變?yōu)槭ⅲ?75,問(wèn)題3：巖漿的溫度,熔化巖漿巖的方法：通過(guò)巖漿巖的重熔和再結(jié)晶實(shí)驗(yàn)，也可得知其大致溫度。 例如： 一個(gè)大氣壓下，玄武巖開(kāi)始結(jié)晶的溫度為 12351160，完全結(jié)晶是1060。 一個(gè)大氣壓下，花崗巖的熔點(diǎn)為 95050,問(wèn)題3：巖漿的溫度,玻璃包裹體均一法測(cè)溫：通過(guò)巖漿巖的重熔和再結(jié)晶實(shí)驗(yàn)，也可得知其大致溫度。 例如： 霞石巖中橄欖石均一溫度為 12201290 輝石均

9、一溫度為 11201280 流紋巖中石英均一溫度為 7901220 透長(zhǎng)石均一溫度為 11001200,問(wèn)題4：巖漿的粘度流動(dòng)性,粘度：是 液 體 或 半 流 體 流 動(dòng) 的 難 易 程 度。 （單 位：Pa.S 帕 斯 卡. 秒）（ 相 當(dāng) 于20 度 時(shí) 水 的 粘 度 的1000 倍）。 影 響 粘 度 的 因 素： a. 氧 化 物：SiO2,Al2O3,Cr2O3 的 存 在 使 粘 度 增 加， 尤 其SiO2。 因 此， 基 性 巖 粘 度 小， 以 溢 流 為 主； 酸 性 巖 粘 度 大， 多 以 爆 發(fā) 形 式 為 主。 b. 揮 發(fā) 份： 其 存 在 將 顯 著 降 低

10、巖 漿 粘 度。 揮 發(fā) 份 增 加，粘 度 降 低。 c. 溫 度： 溫 度 升 高， 粘 度 降 低。 d. 壓 力： 對(duì) 于 不 含 水 的 干 巖 漿， 壓 力 升 高， 粘 度 增 加。,問(wèn)題4：巖漿的粘度流動(dòng)性,對(duì)于富水巖漿， 較為復(fù)雜：,I. 壓力增加, 揮發(fā)份溶解度增加,粘度降低; II. 壓力達(dá)到一定值,揮發(fā)份飽和, 粘度隨壓力升高而增加。,問(wèn)題5：巖漿的形成,巖漿是由地下的巖石熔化形成的，巖體熔化可以通過(guò)哪些條件實(shí)現(xiàn)呢？,周?chē)鷰r石壓力減?。?水和其他揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)入巖石，降低巖石的熔點(diǎn)； 增加溫度。,三種類型巖漿的比較,問(wèn)題6：巖漿巖的相,巖漿作用：地 下 深 處 的 巖 漿

11、， 在 其 揮 發(fā) 份 和 地 質(zhì) 應(yīng) 力 的 作 用 下， 沿 構(gòu) 造 脆 弱 帶 上 升 到 地 殼 上 部 或 地 表， 巖 漿 上 升 運(yùn) 移 過(guò) 程 中， 由 于 物 理 化 學(xué) 條 件 的 改 變， 又 不 斷 地 改 變 自 己 的 成 分， 最 后 凝 固 成 巖 漿 巖， 這 一 復(fù) 雜 過(guò) 程， 稱 為 巖 漿 作 用。 相：是 不 同 地 質(zhì) 條 件 下 生 成 的 巖 石 或 巖 體 總 的 特 征。,問(wèn)題6：巖漿巖的相,火山巖的相：溢流相、爆發(fā)相、侵出相、火山頸相、次火山相、火山沉積相,溢 流 相：成分從超基性到酸性皆有，以基性最發(fā)育，可形成于火山噴 發(fā)的各個(gè)時(shí)期，但

12、以強(qiáng)烈爆發(fā)之后出現(xiàn)為主。,爆 發(fā) 相： 成 分 不 定， 但 以 含 揮 發(fā) 份 多、 粘 度 大 的 巖 漿 常 見(jiàn)， 尤 以 中 酸 性、 堿 性 更 有 利 于 爆 發(fā)， 可 形 成 于 各 個(gè) 時(shí) 期， 但 以 早 期 和 高 潮 期 最 發(fā) 育。,侵 出 相： 多 見(jiàn) 于 火 山 作 用 末 期。 在 巖 漿 分 異 晚 期， 粘 度 大、 溫 度 低， 而 揮 發(fā) 份 少 到 不 能 爆 發(fā) 的 情 況 下， 堵 塞 通 道 的 粘 度 很 大 的 熔 漿 被 推 擠 出 地 表， 堆 積 于 火 山 頸 之 上 部， 形 成 直 徑 小、厚 度 大、產(chǎn) 狀 陡 的 穹 丘。,火山

13、頸相：是 火 山 錐 被 剝 蝕 后， 殘 存 的 具 充 填 物 的 火 山 通 道， 又 稱 巖 頸、 巖 筒、 巖 管 等。,次火山相：是 與 火 山 巖 同 源 的、 呈 侵 入 產(chǎn) 狀 的 巖 體。 與 火 山 巖 相比，時(shí) 間 一 般 較 晚， 分 布 范 圍 較 寬， 結(jié) 晶 程 度 較 好， 成 分 但 變 化 范 圍 及 堿 度 較 大。,火山沉積相：在 火 山 作 用 過(guò) 程 中 皆 可 產(chǎn) 出， 但 以 火 山 噴 發(fā) 的 低 潮 期 間 隙 期 最 為 發(fā) 育， 是 火 山 作 用 迭 加 沉 積 作 用 的 產(chǎn) 物。 可 形 成 于 陸 地， 也 可 形 成 于 水

14、體 中。,問(wèn)題6：巖漿巖的相,侵入巖的相：以 巖 石 形 成 的 深 度 為 綱， 深 度 不 同， 影 響 到 巖 漿 的 溫 度、 壓 力、 冷 卻 快 慢、 揮 發(fā) 份 的 散 失 等 一 系 列 物 理 化 學(xué) 條 件 的 差 異。,淺成相（03km）: 細(xì)粒、隱晶質(zhì)及斑狀結(jié)構(gòu)等，可見(jiàn)熔蝕、暗化現(xiàn)象。多見(jiàn)高溫礦物，巖體規(guī)模較小。 中深成相（310km：中粒、中粗粒、似斑狀結(jié)構(gòu)；多為中低溫礦物； 巖體規(guī)模較大。 深成相（10km)：巖體規(guī)模較大；結(jié)晶粗大，多為塊狀規(guī)則；多為低 溫礦物。,火山噴發(fā)通道有哪些？,第三節(jié) 火山與板塊構(gòu)造的關(guān)系,火山活動(dòng)并不是孤立的隨機(jī)現(xiàn)象，而是在較短時(shí)間尺度上

15、板塊運(yùn)動(dòng)的一種表現(xiàn)形式。 火山噴發(fā)頻繁時(shí)期往往是板塊活動(dòng)強(qiáng)烈的時(shí)期，而板塊活動(dòng)最活躍的地區(qū)，也即火山和地震最頻繁的地區(qū)。如：世界上有500600座活火山，其中15%處于板塊分離的引張帶，80%位于板塊匯聚的擠壓帶。,第三節(jié) 火山與板塊構(gòu)造的關(guān)系,問(wèn)題1：火山噴發(fā)的通道,沿匯聚板塊的俯沖帶上涌形成火山帶,問(wèn)題1：火山噴發(fā)的通道,發(fā)生在拉張板塊（具有發(fā)散邊界）背景下,問(wèn)題1：火山噴發(fā)的通道,巖漿沿板塊內(nèi)的地幔柱噴發(fā)至地表而形成火山,火山鏈可能是當(dāng)大洋巖石圈在地幔柱(熱點(diǎn))上運(yùn)移時(shí)，由地幔柱(熱點(diǎn))產(chǎn)生的，地幔柱內(nèi)或地幔柱上面產(chǎn)生的巖漿噴發(fā)出來(lái)形成了海山和島鏈,問(wèn)題2：火山與板塊構(gòu)造的關(guān)系,問(wèn)題2：

16、火山與板塊構(gòu)造的關(guān)系,第四節(jié) 火山的作用,火山災(zāi)害的成災(zāi)機(jī)制 火山的主要危害 火山的作用,問(wèn)題1：火山災(zāi)害的成災(zāi)機(jī)制,直接災(zāi)害： 熔巖流、火山灰或火山泥石流（能搬運(yùn)巨大的礫石、房屋、橋梁），并伴隨地震。,次生災(zāi)害： 地質(zhì)災(zāi)害、洪水災(zāi)害、氣象災(zāi)害和生物環(huán)境災(zāi)害等。,問(wèn)題2：火山的主要危害,1. 熔巖流：溫度高、速度快,問(wèn)題2：火山的主要危害,2. 火山碎屑物質(zhì),火山碎屑物覆蓋地面 火山灰污染地表水，水體酸化 火山灰使建筑物負(fù)荷過(guò)重而倒塌 火山灰噴到高空形成火山灰云,問(wèn)題2：火山的主要危害,3. 火山泥石流,1985年哥倫比亞魯伊斯火山噴發(fā)，造成了一次最大的火山泥石流災(zāi)害，死亡2.2萬(wàn)人； 199

17、1年爪哇島克魯特火山噴發(fā)時(shí)形成的火山泥石流，造成5000余人死亡，毀田200km2。,問(wèn)題2：火山的主要危害,4. 火山有毒氣體,火山噴出的有毒氣體有SO2，SO3，CO, Cl2，H2S, HF等； 1783年冰島拉基火山噴發(fā)，噴出大量的有毒氣體彌漫在大氣中，阻礙了植物生長(zhǎng)，造成饑荒，有五分之一口死亡。,問(wèn)題2：火山的主要危害,5. 水災(zāi),熔漿、火山泥流等注入湖泊、水庫(kù)等，造成水體外溢泛濫成災(zāi)； 火山噴發(fā)時(shí)使積雪和冰川融化而造成水災(zāi)； 海嘯,問(wèn)題2：火山的主要危害,6. 對(duì)氣候的影響,強(qiáng)烈的火山噴發(fā)能夠把大量的氣體和火山灰拋向高空，其可在平流層大氣中停留1萬(wàn)年以上，可以改變平流層的化學(xué)成分并

18、造成化學(xué)過(guò)程異常。,問(wèn)題2：火山的主要危害,6. 對(duì)氣候的影響,圣海倫火山爆發(fā)（1980）噴發(fā)物的組成及其基本作用,問(wèn)題2：火山的主要危害,6. 對(duì)氣候的影響,強(qiáng)火山爆發(fā)能在平流層下部形成一個(gè)持久的含有硫酸鹽 離子的氣溶膠層，增加了大氣的反射率，減少了到達(dá)地面的直接太陽(yáng)輻射，進(jìn)而導(dǎo)致地球溫度下降 “陽(yáng)傘效應(yīng)”。 一般認(rèn)為，一次較大火山爆發(fā)后12年，半球或全球平均溫度下降0.3左右，四、五年后才可恢復(fù)。,短尺度影響,問(wèn)題2：火山的主要危害,6. 對(duì)氣候的影響,長(zhǎng)尺度影響,按照氣溶膠在大氣中停留時(shí)間計(jì)算，單個(gè)火山爆發(fā)的影響一般不超過(guò)12年，但持續(xù)幾十年到數(shù)百年的火山活動(dòng)集中時(shí)期和火山活動(dòng)沉積時(shí)期，會(huì)影響到幾十年到幾百年尺度