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火山奇观(三)
  发布时间:2015-04-04

为什么会有火山活动

 

  火山爆发是岩浆冲出地面的结果,那么,岩浆又是从哪里来的呢?

  在18、19世纪和20世纪初期,流行过这样一种看法,认为地球只有表层的地壳是固体状态,地壳以下充满着高热的岩浆,只要什么地方有可能让岩浆冲出来,那里就可能有火山活动。这种看法的产生,与人们在打井、开矿等生产活动中发现地下很热,而且是越深越热有关。在矿井中,挖得越深,温度越高。当地面白雪皑皑的时候,井下竟温暖如春,甚至炎热超过酷暑。不过在紧靠地面一带,并不是如此,那里的温度要受到气温变化的影响。在这一带下面,还有一个常温层,温度经常保持稳定。常温层约在地下几米至十几米一带。要穿过常温层,才会出现越深越热的情况。根据许多地方实测的结果,平均计算起来,每深入地下100米,温度便大约要升高3℃。各地虽有差别,大体上符合这个规律。照这样计算,在地下30多千米的地方,温度超过1000℃,许多岩石都能熔化了。到了60千米深的地方,温度可达1800℃,最难熔的岩石也该熔化了。因此,人们很容易想到地下深处的物质是处于熔融状态的。

  

 

  在地球内部,是不是总是每深入100米,温度便升高3℃呢?这不可能。因为地球的半径有6300多千米,要是这样不断地升高,地球中心的温度将接近摄氏20万度,地球早该爆炸了。在地下很深的地方,热的传导比表层容易,可以比较均匀地散布,受深度差别的影响会小一些,温度估计在摄氏两三千度左右或更多一些。但这也足以使岩石熔融了。地球内部都是熔融状态的物质这种看法,似乎颇有根据。特别是这种看法在和地球是一团炽热的星云冷凝而成的假说结合起来以后,更显得颇有道理。据认为,在地球形成以后,外层先冷,凝结成固体的地壳,内部余热未尽,仍然是熔融的液体。在地球历史上,开头由于地壳还不牢固,所以岩浆沿裂缝大量溢出;后来地壳日益牢固,因而大多转为中心式喷发。

  

 

  但是,近几十年来,人们探知的许多事实,使以上这种看法产生了动摇。由于地震时产生的波动可以探测地球内部的物质状态,人们发现地球内部从地壳到地下2900千米这一层,只有固体才能传播的横波能够通过;在地球的最中心部分也有横波出现。都说明地球里面全是熔融的液态物质这种假设不能成立。现在人们比较相信岩浆只是局部地存在,它是地球某些部分温度升得特别高或压力有所减轻造成的。这种想法,是在人们测定了地球内部的热源主要是放射性元素的作用以后产生的。地球内部有许多放射性元素。它们每时每刻都在放出热能,维持着地球的“体温”,使它不致冷却和收缩。有些地方放射性元素特别多。温度比较高,岩石就熔融了。

  在地下几十千米的地方,温度已经能使岩石熔融,曾经有人设想在地壳下,广泛分布着一层液体的岩浆。但是,地壳下的压力很大,而且越深越大。在地下50千米的地方,压力大到130万千帕。在这样巨大的压力下,固体是不容易熔成液体的。在将压力加大到略高于200万千帕的时候,便能得到80℃的“热冰”。因此,一般认为,地球深处的岩石是处于一种温度很高的潜在的熔融状态中,表现为固体状态,但具有塑性,当某处所受的压力减轻,或温度升得很高的时候,就会转变为液态的岩浆,进入地壳中活动起来。岩浆不是广泛分布在地下的某一层中,而是东一起西一起地分散在各处。

  

 

  由于我们对地壳的情况了解得不多,许多问题还需要继续探索。不过可以肯定,地下的温度确实很高,高到足以使岩石熔融的程度。但是,地下的压力也很大,限制着岩石的熔融。岩浆就是在这种相互矛盾的影响下形成的。当它冲出地面的时候,我们看到了火山爆发的现象,而更多的岩浆没有机会冲出地面,在地下慢慢冷却,成为岩石。天安门前人民英雄纪念碑所用的花岗岩,就是这类岩石中最常见的一种。由岩浆凝结而成的岩石,在地壳中占有特别重要的地位。在构成地壳的岩石中,有百分之九十几是这类岩石。许多矿产的形成也和它们有关。

  岩浆要冲出地面,得有出路。出路在哪里呢?

  如果地壳中有一块地方产生了裂缝,那里所受的压力就会减轻一些,因而促进岩浆的活动,并且为它们的冲出提供通道。

  不过,并不是只要地壳中有裂缝,岩浆就能冲出来的。有时岩浆钻进裂缝里,就在里面凝结起来,使那里的地壳加固,反而不能冲出。但是,裂缝的产生确实为岩浆的冲出创设了条件。今天的活火山大都分布在那些地壳中有着大裂缝的地带。

  

 

  裂缝的产生是地壳运动的结果。当地壳中发生断裂的时候,大地就震动了。因此,火山活动多的地带,地震也很频繁。岩浆的活动能促成地震,有的大地震也能促成火山的爆发。1960年5月智利大地震以后,好几座火山接着爆发了。

  有了可能冲出的通道,岩浆是不是就会立刻冲出去呢?不,这还要看岩浆本身冲击力量的大小。

  岩浆的冲击力量从哪里来的呢?

  岩浆很热,按说在这样的高温下,气体和水分在里面是难以藏身的。在平地上,水到100℃就会化为蒸汽。但是,地下的压力很大,能使气体和水分包容在岩浆之中,有些像汽水和啤酒在加大压力的条件下,能包含较多的二氧化碳一样。当岩浆向地表运动的时候,越是接近地表,受到的压力越轻,气体和水蒸气就逐渐从岩浆中分离出来,产生压力,最后突开了出口,产生了爆炸或比较温和的喷发。这种看法是比较可信的。可是,岩浆为什么会向地表运动呢?我们可以说是地壳运动的影响。但是,究竟是怎样影响的呢?这又是一个难题。有的人设想,这是由于地球在收缩,所以把岩浆挤上来了。有的人看法相反,认为这是地球某些部分温度升高,体积膨胀,岩浆自己挤上来的。假说很多,但是我们可以肯定的有这样一点:岩浆的活动与地壳运动有密切关系。在那些地壳运动强烈的地带,岩浆最为活跃,最有可能冲出来。今天地球上活火山的分布正好证明了这一点。