第四章-火山灾害

1、第四章 火山灾害,主讲：张瑞英 Email: ,本章内容,第一节 什么是火山 第二节 岩浆 第三节 火山与板块构造的关系 第四节 火山的作用 第五节 中国的火山,第一节 什么是火山,火山的形状 喷发的方式 火山喷发的物质 火山活动的阶段 火山的大小,观察与事实,（1）地球上存在大量火山（活火山、死火山、休眠火山）,观察与事实,（2）现代火山喷发,观察与事实,（3）火山喷溢产物,问题1：火山的形状,火山大多呈孤立的圆锥形，它是由火山喷发时，喷出的熔岩、火山灰和碎石落下后堆积而成。,火山锥：是火山喷出物在通道口堆积成的锥形体。,火山口：是位于火山锥顶部或其旁侧的漏斗形喷口。,火山通道：是岩浆由地下

2、上升的通道。,问题1：火山的形状,火山锥：是火山喷出物在通道口堆积成的锥形体。,a. 碎 屑 锥: 以 爆 发 产 物 为 主, 火 山 碎 屑 物 质 常95%； b. 熔 岩 锥: 以 溢 流 产 物 为 主,火 山 碎 屑 物 质 常10% c. 混 合 锥: 火 山 碎 屑 物 与 熔 岩 互 层 组 成 的 火 山 锥. 为 喷 发 和 溢 流 交 替 出 现 的 火 山 活 动 产 物,碎 屑 锥,熔 岩 锥 群,混 合 锥,问题1：火山的形状,火山口：是位于火山锥顶部或其旁侧的漏斗形喷口。,破 火 山 口: 是 指 经 过 破 坏 的 火 山 洼 陷. (1)侵 蚀 破 火 山

3、口: 是 火 山 口 被 侵 蚀 加 大 的 结 果. (2)爆 发 破 火 山 口: 是 火 山 强 烈 爆 发、 崩 毁 了 火 山 口 上 部 大 量 岩 石 而 形 成。 大 者 称 爆 发 洼 地。 (3)崩 塌 破 火 山 口: 是 由 于 岩 浆 物 质 大 量 喷 发 后, 岩 浆 房 空 虚, 而 火 山 口 附 近 上 覆 物 质 增 多, 因 支 撑 不 住 而 崩 塌 沉 陷 形 成 的 火 山 构 造.,坍 塌 破 火 山 口,问题2：喷发的方式,1）熔透式喷发：岩浆上升时，因过热和高度化学能，将其顶部围岩熔透，岩浆即溢出地表而成为喷出岩，又成面式喷发； 2）裂隙式喷

4、发：岩浆沿一个方向的大断裂（裂隙）或断裂群上升，喷出地表； 3）中心式喷发：岩浆沿颈状管道的一种喷发，其特点是形成火山锥。,问题2：喷发的方式,火山喷发可按其猛烈程度分为： 1）爆发性：大部分属于气体驱动的喷发；当火山猛烈喷发时，在气体从岩浆中跑出去的过程中，岩浆也迅速冷却，形成浮岩（泡沫岩）。 2）非爆发性,问题2：喷发的方式,爆发性火山喷发：岩浆向上喷出经过出溶面和碎屑化面之后，可能以声速喷出大量熔岩碎屑和各种气体，形成喷发柱。,问题3：火山喷出的物质,主要有三种： 熔岩流（冷却后生成火成岩）、火山泥石流（由大量火山碎屑组成）和火山气体。,问题3：火山喷出的物质,熔岩流：喷出地表的岩浆，其

5、中挥发成分大量逸出，称为熔浆；熔浆在流动过程中，温度逐渐降低，粘性加大，流速越来越小，最后凝固成为火山岩。（液态喷发物）,熔 岩 湖,熔 岩 流,熔 岩 流 及 熔 岩 的 表 面 形 态,熔 岩 锥,问题3：火山喷出的物质,熔 岩 丘,熔 岩 丘,熔 岩 的 表 面 形 态,熔 岩 被,问题3：火山喷出的物质,问题3：火山喷出的物质,火山泥石流：随着气体爆炸由火山口喷射到空中的大小岩石碎块和由岩浆凝固而成的碎块，总称为火山碎屑物质（固态喷发物）。,问题3：火山喷出的物质,火山气体：以水汽为最多，一般占气体总体积的60%90%，此外还有H2S，SO2，HF,HCL等（气态喷发物）。,问题4：火

6、山活动的阶段,死火山：即人类历史以来不再活动的火山，死火山也有可能再度活动而变为活火山。 休眠火山：是在人类历史上曾有过活动而近百年来停止活动的火山。 活火山：是现在正在活动或近百年来有过活动的火山。,问题5：火山的大小,火山的大小：用其喷出的岩浆或火山灰的多少来衡量。,第二节 岩浆,什么是岩浆 岩浆的成分、温度、粘度 岩浆的形成 岩浆岩的相,问题1：什么是岩浆？,注意：少数情况下存在有碳酸盐岩浆、金属硫化物及金属氧化物岩浆，后者也称为矿浆。,岩浆是上地幔和地壳深处形成的，以硅酸盐为主 要成分的炽热、粘稠、含有挥发份的熔融体（熔体）。,问题2：岩浆的成分,主要成分：硅酸盐 以氧化物形式表示Si

7、O2, Al2O3, FeO, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, H2O SiO2 = 40%75% 挥发份 （6） H2O, CO2, CO, N2, SO2, SO3, H2S, HCl, H2F 成矿金属元素,问题3：岩浆的温度,观察现代熔岩流的温度： 通常：7001200 基性熔岩：10251225 酸性熔岩：735890,一般来说，熔岩流的温度总是比地下深处同成分的、正在结晶的岩浆高，这是因为地下深处的岩浆富含挥发份，挥发份可以使起熔温度和液相线温度明显下降。,问题3：岩浆的温度,研究地质温度计：某些造岩矿物的形成温度和相变温度可以间接推测研究结晶时的温度。 例

8、如： 方石英转变为鳞石英：1470 正长石分解为白榴石和二氧化硅：1170 普通角闪石暗化：1050 大气压下黑云母分解、暗化：1050840 鳞石英转变为石英：870 棕色角闪石转变为绿色角闪石：750 石英转变为石英：575,问题3：岩浆的温度,熔化岩浆岩的方法：通过岩浆岩的重熔和再结晶实验，也可得知其大致温度。 例如： 一个大气压下，玄武岩开始结晶的温度为 12351160，完全结晶是1060。 一个大气压下，花岗岩的熔点为 95050,问题3：岩浆的温度,玻璃包裹体均一法测温：通过岩浆岩的重熔和再结晶实验，也可得知其大致温度。 例如： 霞石岩中橄榄石均一温度为 12201290 辉石均

9、一温度为 11201280 流纹岩中石英均一温度为 7901220 透长石均一温度为 11001200,问题4：岩浆的粘度流动性,粘度：是 液 体 或 半 流 体 流 动 的 难 易 程 度。 （单 位：Pa.S 帕 斯 卡. 秒）（ 相 当 于20 度 时 水 的 粘 度 的1000 倍）。 影 响 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 岩 粘 度 小， 以 溢 流 为 主； 酸 性 岩 粘 度 大， 多 以 爆 发 形 式 为 主。 b. 挥 发 份： 其 存 在 将 显 著 降 低

10、岩 浆 粘 度。 挥 发 份 增 加，粘 度 降 低。 c. 温 度： 温 度 升 高， 粘 度 降 低。 d. 压 力： 对 于 不 含 水 的 干 岩 浆， 压 力 升 高， 粘 度 增 加。,问题4：岩浆的粘度流动性,对于富水岩浆， 较为复杂：,I. 压力增加, 挥发份溶解度增加,粘度降低; II. 压力达到一定值,挥发份饱和, 粘度随压力升高而增加。,问题5：岩浆的形成,岩浆是由地下的岩石熔化形成的，岩体熔化可以通过哪些条件实现呢？,周围岩石压力减小； 水和其他挥发性物质进入岩石，降低岩石的熔点； 增加温度。,三种类型岩浆的比较,问题6：岩浆岩的相,岩浆作用：地 下 深 处 的 岩 浆

11、， 在 其 挥 发 份 和 地 质 应 力 的 作 用 下， 沿 构 造 脆 弱 带 上 升 到 地 壳 上 部 或 地 表， 岩 浆 上 升 运 移 过 程 中， 由 于 物 理 化 学 条 件 的 改 变， 又 不 断 地 改 变 自 己 的 成 分， 最 后 凝 固 成 岩 浆 岩， 这 一 复 杂 过 程， 称 为 岩 浆 作 用。 相：是 不 同 地 质 条 件 下 生 成 的 岩 石 或 岩 体 总 的 特 征。,问题6：岩浆岩的相,火山岩的相：溢流相、爆发相、侵出相、火山颈相、次火山相、火山沉积相,溢 流 相：成分从超基性到酸性皆有，以基性最发育，可形成于火山喷 发的各个时期，但

12、以强烈爆发之后出现为主。,爆 发 相： 成 分 不 定， 但 以 含 挥 发 份 多、 粘 度 大 的 岩 浆 常 见， 尤 以 中 酸 性、 碱 性 更 有 利 于 爆 发， 可 形 成 于 各 个 时 期， 但 以 早 期 和 高 潮 期 最 发 育。,侵 出 相： 多 见 于 火 山 作 用 末 期。 在 岩 浆 分 异 晚 期， 粘 度 大、 温 度 低， 而 挥 发 份 少 到 不 能 爆 发 的 情 况 下， 堵 塞 通 道 的 粘 度 很 大 的 熔 浆 被 推 挤 出 地 表， 堆 积 于 火 山 颈 之 上 部， 形 成 直 径 小、厚 度 大、产 状 陡 的 穹 丘。,火山

13、颈相：是 火 山 锥 被 剥 蚀 后， 残 存 的 具 充 填 物 的 火 山 通 道， 又 称 岩 颈、 岩 筒、 岩 管 等。,次火山相：是 与 火 山 岩 同 源 的、 呈 侵 入 产 状 的 岩 体。 与 火 山 岩 相比，时 间 一 般 较 晚， 分 布 范 围 较 宽， 结 晶 程 度 较 好， 成 分 但 变 化 范 围 及 碱 度 较 大。,火山沉积相：在 火 山 作 用 过 程 中 皆 可 产 出， 但 以 火 山 喷 发 的 低 潮 期 间 隙 期 最 为 发 育， 是 火 山 作 用 迭 加 沉 积 作 用 的 产 物。 可 形 成 于 陆 地， 也 可 形 成 于 水

14、体 中。,问题6：岩浆岩的相,侵入岩的相：以 岩 石 形 成 的 深 度 为 纲， 深 度 不 同， 影 响 到 岩 浆 的 温 度、 压 力、 冷 却 快 慢、 挥 发 份 的 散 失 等 一 系 列 物 理 化 学 条 件 的 差 异。,浅成相（03km）: 细粒、隐晶质及斑状结构等，可见熔蚀、暗化现象。多见高温矿物，岩体规模较小。 中深成相（310km：中粒、中粗粒、似斑状结构；多为中低温矿物； 岩体规模较大。 深成相（10km)：岩体规模较大；结晶粗大，多为块状规则；多为低 温矿物。,火山喷发通道有哪些？,第三节 火山与板块构造的关系,火山活动并不是孤立的随机现象，而是在较短时间尺度上

15、板块运动的一种表现形式。 火山喷发频繁时期往往是板块活动强烈的时期，而板块活动最活跃的地区，也即火山和地震最频繁的地区。如：世界上有500600座活火山，其中15%处于板块分离的引张带，80%位于板块汇聚的挤压带。,第三节 火山与板块构造的关系,问题1：火山喷发的通道,沿汇聚板块的俯冲带上涌形成火山带,问题1：火山喷发的通道,发生在拉张板块（具有发散边界）背景下,问题1：火山喷发的通道,岩浆沿板块内的地幔柱喷发至地表而形成火山,火山链可能是当大洋岩石圈在地幔柱(热点)上运移时，由地幔柱(热点)产生的，地幔柱内或地幔柱上面产生的岩浆喷发出来形成了海山和岛链,问题2：火山与板块构造的关系,问题2：

16、火山与板块构造的关系,第四节 火山的作用,火山灾害的成灾机制 火山的主要危害 火山的作用,问题1：火山灾害的成灾机制,直接灾害： 熔岩流、火山灰或火山泥石流（能搬运巨大的砾石、房屋、桥梁），并伴随地震。,次生灾害： 地质灾害、洪水灾害、气象灾害和生物环境灾害等。,问题2：火山的主要危害,1. 熔岩流：温度高、速度快,问题2：火山的主要危害,2. 火山碎屑物质,火山碎屑物覆盖地面 火山灰污染地表水，水体酸化 火山灰使建筑物负荷过重而倒塌 火山灰喷到高空形成火山灰云,问题2：火山的主要危害,3. 火山泥石流,1985年哥伦比亚鲁伊斯火山喷发，造成了一次最大的火山泥石流灾害，死亡2.2万人； 199

17、1年爪哇岛克鲁特火山喷发时形成的火山泥石流，造成5000余人死亡，毁田200km2。,问题2：火山的主要危害,4. 火山有毒气体,火山喷出的有毒气体有SO2，SO3，CO, Cl2，H2S, HF等； 1783年冰岛拉基火山喷发，喷出大量的有毒气体弥漫在大气中，阻碍了植物生长，造成饥荒，有五分之一口死亡。,问题2：火山的主要危害,5. 水灾,熔浆、火山泥流等注入湖泊、水库等，造成水体外溢泛滥成灾； 火山喷发时使积雪和冰川融化而造成水灾； 海啸,问题2：火山的主要危害,6. 对气候的影响,强烈的火山喷发能够把大量的气体和火山灰抛向高空，其可在平流层大气中停留1万年以上，可以改变平流层的化学成分并

18、造成化学过程异常。,问题2：火山的主要危害,6. 对气候的影响,圣海伦火山爆发（1980）喷发物的组成及其基本作用,问题2：火山的主要危害,6. 对气候的影响,强火山爆发能在平流层下部形成一个持久的含有硫酸盐 离子的气溶胶层，增加了大气的反射率，减少了到达地面的直接太阳辐射，进而导致地球温度下降 “阳伞效应”。 一般认为，一次较大火山爆发后12年，半球或全球平均温度下降0.3左右，四、五年后才可恢复。,短尺度影响,问题2：火山的主要危害,6. 对气候的影响,长尺度影响,按照气溶胶在大气中停留时间计算，单个火山爆发的影响一般不超过12年，但持续几十年到数百年的火山活动集中时期和火山活动沉积时期，会影响到几十年到几百年尺度