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世界火山分布

2019-11-17 04:37

自板块构造理论建立以来,很多学者根据板块理论建立了全球火山模式,认为大多数火山都分布在板块边界上,少数火山分布在板内,前者构成了四大火山带,即环太平洋火山带、大洋中脊火山带、东非裂谷火山带和阿尔卑斯-喜马拉雅火山带。 板块学说在火山研究中的意义在于它能把很多看来是彼此孤立的现象 联为一个有机的整体,但以这个学说建立的火山活动模式也并不是十分完美的,如环大西洋为什么就没有火山带;板内火山不在板块边界上,用地幔柱解释它的成因似乎依据也不够充分。新近又有学者提出两极挤压说,揭开了地球发展的奥秘,他认为在两极挤压力作用下,地球赤道轴扩张形成经向张裂和纬向挤压,全球火山主要分布在经向和纬向构造带内。下图为全球火山和强震分布图,图中红色为全新世火山,数据取自 Smithsonian 研究所,白色为7级以上强震,根据中国地震台网目录绘制。 一、环太平洋火山带 环太平洋火山带,南起南美洲的科迪勒拉山脉,转向西北的阿留申群岛、堪察加半岛,向西南延续的是千岛群、岛日本列岛、琉球群岛、台湾岛、菲律宾群岛以及印度尼西亚群岛,全长4万余公里,呈一向南开口的环形构造系。环太平洋火山带也称环太平洋火环,有活火山512座,其中南美洲笠迪勒拉山系安第斯山南段的30余座活火山,北段有16座活火山,中段尤耶亚科火山海拔6723m,是世界上最高的活火山。再向北为加勒比海地区,沿太平洋沿岸分布着著名的火山有奇里基火山、伊拉苏火山、圣阿纳火山和塔胡木耳科火山。北美洲有活火山90余座,著名的有圣海伦斯火山、拉森火山、雷尼尔火山、沙斯塔火山、胡德火山和散福德火山。在阿留申群岛上最著名的是卡特迈火山和伊利亚姆纳火山。在堪察加半岛上有经常活动的克留契夫火山,向击千岛群岛和日本列岛山岛弧,著名火山分布在日本列岛,如浅间山、岩手山、十胜岳、阿苏山和三原山都是多次喷发的活火山。琉球群岛至台湾岛有众多的火山岛屿,如赤尾屿、钓鱼岛、彭佳屿、澎湖岛、七星岩、兰屿和火烧岛等,都是新代以来形成的火山岛。火山活动最活跃的可算菲律宾至印度尼西亚群岛的火山,如喀拉喀托火山、皮纳图博火山、塔匀火山、坦博拉火山和小安的列斯群岛的培雷火山等,近代曾发生过多次喷发。 环太平洋带,火山活动频繁,据历史资料记载全球现代喷发的火山这里占80%,主要发生在北美、堪察加半岛、日本、菲律宾和印度尼西亚。印度尼西亚被称为“火山之国”,南部包括苏门答腊。爪哇诸岛构成的弧-海沟系,火山近400座,其中129座是活火山,这里仅1966-1970年5年间,就有22座火山喷发,此外海底火山喷发也经常发生,致使一些新的火山岛屿出露海面。 环太平洋火山带的火山岩主要是中性岩浆喷发的产物,形成了钙碱性系列的岩石,最常见的火山岩类型是安山岩,距海沟轴150-300公里的陆地内,安山岩平行于海沟呈弧形分布,即成所谓的“安山岩线”。另一特点是,自海沟向陆地方向岩石有明显的水平分带性,一般随与海沟距离的增大,依次分布为拉斑系列岩石、钙碱性系列岩石和碱性系列的岩石。这里的火山多为中心式喷发,火山爆发强度较大,如果发生在人口稠密区,则往往造成严重的火山灾害。 二、大洋中脊火山带 大洋中脊也称大洋裂谷,它在全球呈“W”形展布,从北极盆穿过冰岛,到南大西洋,这一段是等分了大西洋壳,并和两岸海岸线平行。向南绕非洲的南端转向NE与印度洋中脊相接。印度洋中脊向北延伸到非洲大陆北端与东非裂谷相接。向南绕澳大利亚东去,与太平洋中脊南端相边,太平洋中脊偏向太平洋东部,向北延促又进入北极区海域,整个大洋中脊构成了“W”形图案,成为全球性的大洋裂谷,总长8万余公里。大洋裂谷中部多为隆起的海岭,比两侧海原高出2-3公里,故称其为大洋中脊,在海岭中央又多有宽20-30公里,深1-2公里的地堑,所以又称其为大洋裂谷。大洋内的火山就集中分布在大洋裂谷带上,人们称其为大洋中脊火山带。根据洋底岩石年龄测定,说明大洋裂谷形成较早,但张裂扩大和激烈活动是在中生代到新生代,尤其第四纪以来更为活跃,突出表现在火山活动上。 大洋中脊火山带火山的分布也是不均匀的,多集中于大西洋裂谷,北起格陵兰岛,经冰岛、亚速尔群岛至佛得角群岛,该段长达万余公里,海岭由玄武岩组成,是沿大洋裂谷火山喷发的产物。由于火山多为海底喷发,不易被人们发现,据有关资料记载,大西洋中脊仅有60余座活火山。冰岛位于大西洋中脊,冰岛上的火山我们可以直接观察到,岛上有200多座火山,其中活火山30余座,人们称其为火山岛。据地质学家S、Thorarinsson统计,在近1000a内,大约发生了200多次火山喷发,平均5a喷发一次。著名的活火山有海克拉火山,从1104年以来有过20多次大的喷发。拉基火山于1783年的一次喷发为人们所目睹,从25公里长的裂缝里溢出的熔岩达12公里以上,熔岩流覆盖面积约565平方公里,熔岩流长达70多公里,造成了重大灾害。1963年在冰岛南部海域火山喷发,这次喷发一直延续到1967年,产生了一个新的岛屿-苏特塞火山岛,高出海面约150m,面积2.8平方公里。6a之后,在该岛东北32公里处的维斯特曼群岛的海迈岛火山又有一次较大的喷发。这些火山的喷发,反映了在大西洋裂谷火山喷发的特点。 在太平洋中脊,于南纬6°-14°的太平洋东隆的轴部,新生代以来的裂隙喷发,形成了宽40-60公里,长800公里的玄武岩台地,发现的活火山仅有14座,其活动强度与频度都不如大西洋裂谷火山带。 印度洋,据查有三列走向近SN的海底山脉,即海岭,仅有部分火山出露海面而成火山岛屿,如塞舌尔群岛和马尔克林群岛,它们都是现代海底火山喷发形成的。 在大洋中脊以外,仅有一些零散火山分布,它们是以火山岛屿的形式出现,如太平洋海底火山喷发形成的岛屿有夏威夷群岛,即通常所说的夏威夷一中途岛的火山链,有关岛、塞班岛、提尼安岛、贝劳群岛、俾斯麦群岛、所罗门群岛、新赫布里底群岛及萨摩亚群岛等。在大西洋,如圣赫勒拿岛、阿森松岛,特里斯坦-达库尼亚群岛也都是一些火山岛,南极洲的罗斯海中的埃里伯斯火山也属该种类型。这些火山岛屿都由玄武岩构成,与大洋裂谷带内的火山岩基本相同。 三、东非裂谷火山带 东非裂谷是大陆最大裂谷带,分为两支:裂谷带东支南起希雷河河口,经马拉维肖,向北纵贯东非高原中部和埃塞俄比亚中部,至红海北端,长约5800公里,再往北与西亚的约旦河谷相接;西支南起马拉维湖西北端,经坦喀噶尼喀湖、基伍湖、爱德华湖、阿尔伯特湖,至阿伯特尼罗河谷,长约1700公里。裂谷带一般深达1000-2000m,宽30-300公里,形成一系列狭长而深陷的谷地和湖泊,如埃塞俄比亚高原东侧大裂谷带中的阿萨尔湖,湖面在海平面以下150m,是非洲陆地上的最低点。 自中生代裂谷形成以来,火山活动频繁,尤其晚新生代以来更为盛行,据统计,非洲有活火山30余座,多分布在裂谷的断裂附近,有的也分布在裂谷边缘百公里以外,如肯尼亚山、乞力马扎罗山和埃尔贡山,它们的喷发同裂谷活动也密切相关。东非裂谷火山带火山喷发类型有两种,一种是裂隙式喷发,主要发生在埃塞俄比亚裂谷系两侧,形成了玄武岩熔岩高原,占埃塞俄比亚全国面积的三分之二,熔岩厚达4000m,它是30-50万a以来上百次玄武岩浆沿裂隙溢流形成的。在肯尼亚西北部,也形成了厚达1000m 的熔岩台地,其形成时间晚于埃塞俄比亚的熔岩台地,大约形成于14-23万a间,在更晚些时候形成的是响岩,在11-13万a间形成了长达300公里的响岩熔岩台地。第二种是中心式喷发,多分布在裂谷带的边缘,主要的活火山有扎伊尔的尼拉贡戈山、尼亚马拉基拉山、肯尼亚的特列基火山、莫桑比克的兰埃山和埃塞俄比亚的埃特尔火山等。有的火山喷发只生成了爆裂火口,或成火口洼地,或是火口湖,如恩戈罗恩戈罗火口洼地直径达19公里,面积304平方公里。 现代火山活动中心集中在三个地区,一是乌干达-卢旺达-扎伊尔边界的西裂谷系,自1912-1977年就有过13次火山喷发,尼拉贡戈火山至今仍在活动;二是埃塞俄比亚阿费尔坳陷的埃尔塔火山和阿夫代拉火山,自1960-1977年曾发生过多次喷发;三是坦桑尼亚纳特龙湖南部的格高雷裂谷上的伦盖火山,自1954到1966年曾有过多次喷发,喷出岩为碳酸盐岩类,有较高含量的碳酸钠,为世界所罕见。位于肯尼图尔卡纳湖南端的特雷基火山在80-90年代间也曾多次喷发。现代火山活动区,温泉广泛发育,火山喷气活动明显,多为水蒸气和含硫气体,这是火山现今的活动迹象。 四、阿尔卑斯-喜马拉雅火山带 该火山带分布于横贯欧亚的纬向构造带内,西起比利牛斯岛,经阿尔卑斯山脉至喜马拉雅山,全长10余万公里。这一纬向构造带是南北挤压形成的纬向褶皱隆起带,主要形成于新生代第四纪。在该带火山分布不均匀,纬向构造带的西段,由于南北挤压力的作用,在形成纬向构造隆起带的同时,形成了经向张裂和裂谷带,如其南侧的纵贯南北的东非裂谷系,顺两构造带过渡段,因断陷而形成了内陆海-地中海、红海和亚丁湾等,这里的火山活动也别具特色,出现了众多世界著名的火山,如意大利的威苏维火山。埃特纳火山、乌尔卡诺火山和斯特朗博利火山等等,爱琴海内的一些岛屿也是火山岛,活动性强,据意大利历史记载的火山喷发就有130多次,爆发强度大,特征典型,世界火山喷发类型就是以上述火山来命名的,岩性属于钙碱性系列,以安山岩和玄武岩为主。中段火山活动表现微弱,在东段喜马拉雅山北麓火山活动又加强,在隆起和地块的边缘分布着若干火山群,如麻克哈错火山群、卡尔达西火山群、涌波错火山群、乌兰拉湖火山群、可可西里火山群和腾冲火山群等等,共有火山100多座,其中中国的卡尔达西火山和可可西里火山在20世纪50年代和70年代曾有过喷发,岩性为安山岩和碱性玄武岩类。

今天,假如有谁说某人发现太平洋,肯定难以置信。太平洋就清楚的标明在地图上,难道还要谁去发现不成?这一命题本身就没有意义嘛。然而,太平洋真的被发现过,而且这一发现经历了数百年的历史。

短期没有喷发危险,长期需加强监测 我国火山基本处于休眠状态

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发现太平洋的欧洲人

喷发中的阿贡火山。人民视觉

第一个发现太平洋的欧洲人是西班牙人巴尔博亚。据说,年轻的巴尔博亚和当时许多人一样,报着寻找黄金的美梦,爬上一艘前往“新大陆”的帆船,藏在咸肉柜里,偷渡到哥伦布曾到达过的加勒比海的海岛,并在当地土着居民的帮助下闯进了巴拿马地峡,1513年9月25日,当这位年轻的西班牙探险者翻过地峡的最高点时,他眼前见到的是波光粼粼的南方大海。于是,他把自己所见到的太平洋,命名为“南海”。既然大西洋和自己发现的“南海”,仅为一条狭窄的地峡所隔,为什么不将其挖通,将两大洋连接起来呢?这是人类第一次提出挖掘巴拿马运河的大胆设想。年轻的探险者非常狂妄自大,他自封是“南海”的“海军上将”,继续作他的“黄金美梦”。在争夺殖民地和黄金的斗争中,巴尔博亚被他的竞争者控告“判国罪”,最后被斩首。

近日,位于印度尼西亚巴厘岛东部的阿贡火山持续喷发,火山灰柱最高达到4000米,当地超过10万民众被迫撤离。阿贡火山为何喷发,我国火山活动情况如何,科研人员又做了哪些监测、预警工作?

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火山喷发是地壳运动的一种表现形式,也是地球内部能量在地表的一种最强烈的释放形式,是岩浆等喷出物在短时间内从火山口向地表释放的地质现象。岩浆中含有大量挥发成分,但由于上面有覆岩层的围压,使这些挥发成分溶解在岩浆中无法溢出。当岩浆上升至靠近地表时压力减小,挥发成分被急剧释放出来,就会形成火山喷发。

后来的欧洲探险者从巴尔博亚的探险实践中,不仅了解了巴拿马地峡对面存在一个无边无际的“南海”,而且他们还相信那里有“铺满黄金的城市”。在这群探险者中,有一位杰出的航海家,他就是葡萄牙的麦哲伦。麦哲伦指挥着“胜利号”、“维多利亚号”等五艘仅有百余吨的帆船,穿过大西洋,绕过狂风恶浪的麦哲伦海峡,进入了新的大洋。也许是一种巧合,经过几十天的大风大浪和生死搏斗的麦哲伦,突然被眼前风和日丽、平静无浪的“南海”惊呆了。欣喜之余,他将“南海”改称为“太平洋”。

中国地震局火山研究中心主任许建东表示,科学界普遍认为火山的成因主要有3种。一是洋脊上的岩石圈裂开,造成岩浆溢出,形成火山。比如冰岛就是大西洋洋中脊扩展的产物,早期冰岛下方由于洋脊扩张,岩浆物质不断上涌形成海底火山,持续的火山喷发使得海底火山不断上升,最终露出海平面而形成了现在的冰岛。二是板块俯冲挤压作用形成火山。比如在板块的俯冲带或碰撞带,由于岩石圈的部分熔融和脱水作用会形成岩浆囊,从而引发火山活动。阿贡火山就属于这种情况。三是某个局部的地幔热柱式热点喷发形成火山。典型的是夏威夷火山。当太平洋板块在夏威夷群岛这个热点上移动时,先形成的火山岛也会随之位移,最后形成了现今的夏威夷火山岛链,岛链的排列方向代表了早期板块的移动方向。

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许建东说,我国的火山分布和活动集中在东北和青藏高原,与板块运动相关。“我国地处欧亚板块东南部,位于太平洋板块、印度板块和西伯利亚板块之间。火山分布在成因上与两大板块边缘有关:一是受太平洋板块向西俯冲的影响,形成我国东部大量的火山;一是受印度板块碰撞俯冲的影响,形成了青藏高原及周边地区火山的分布。”

可悲的是,麦哲伦没有死于狂风恶浪,却死于和当地土着人发生的冲突之中。1512年4月7日,麦哲伦的探险船队来到菲律宾群岛,因这一天是圣拉萨鲁斯节,麦哲伦便把自己登上的这个群岛命名为圣拉萨鲁斯群岛。9年后的这一天,也就是1521年的4月7日,在探险者登上马克坦岛时,与岛上的土着居民发生冲突。岛民为捍卫自己的家园,拿起棍棒、刀箭,与登岛的欧洲人展开激战,麦哲伦在这场战斗中中箭身亡。次年9月8日,“维多利亚”号的水手战胜风浪和疾病,回到桑卢卡尔港。麦哲伦实现了人类第一次环球探险航行,拓展了人们对地球知识的整体认识。

通常,火山分为活火山和死火山两类,活火山一般指全新世以来有过活动的火山,而死火山泛指1万年以来无喷发活动的火山。活火山又分为两种,现今经常或周期性喷发的火山为现代活火山,在人类历史上曾经喷发但迄今处于休眠状态的为休眠活火山。许建东说,从中新世到更新世以来2000多万年的地质历史中,中国是个多火山国家。目前,我国活火山的数量较少,基本处于休眠或休眠期扰动状态,虽然短期内可能没有喷发风险,但由于火山喷发活动周期较长,引发的原因多种多样,造成危害大,我们仍应加强监测,不能掉以轻心。

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我国开展火山监测工作比较晚。许建东介绍,1990年以前,我国对活火山的监测几乎是空白。1997年,中国地震局首次对长白山、五大连池与腾冲火山进行了较系统的监测与研究,初步建立了这三个火山的观测系统。经过近20年的努力,截至目前我国已发现全新世火山10多处,根据不同火山未来喷发危险性、危害性和社会影响性等原则,目前我国已在吉林长白山天池火山等6处活火山开展监测,在这些火山地区建立了火山监测台网。

第三位发现了太平洋的是英国人詹姆斯·库克。库克是一位探险家、航海家、制图学家。在他的一生中,他先后进行了三次探险航行,为人类了解太平洋增添了许多地理新发现,他还找到了长期海上航行预防坏血病的方法。今天,人们能在航海图上清楚地认识太平洋,许多都是建立在当年库克船长航海探险实践基础上获得的。

“我国的火山监测技术追随国际潮流已经比较成熟和先进,但由于监测起步晚,目前所获得的监测数据还不足以帮助我们摸清火山的‘脾气’,因此仍需要更长时间的数据积累和更深入的研究。”许建东说。

1768年8月26日,库克船长带领他的探险船队第一次进行环球探险航行。他从英国的普利茅斯港起航,进人大西洋,绕过南美最南端的合恩角,进入太平洋地区。次年4月,到达南太平洋的大溪地,接着向西到达现在的新西兰,考察了南岛、北岛之后,继续向西航行,到达了澳洲,接着北上,经爪哇、过印度洋,绕过非洲南端的好望角,回到英国。

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库克船长的第二次探险航行是在1772年,这次探险航行中,库克船长花了很多时间对南太平洋中的澳大利亚、新西兰和夏威夷这三角海域中进行详细考察,发现并考察了复活节岛、汤加、新赫布里底斯群岛、新喀里多尼亚和诺福克群岛,随后于1775年经南美洲南端和大西洋回到英国。

库克船长的第三次探险航行是在1776年7月12日开始的,这次探险由西向东航行,绕过非洲南端的好望角,经印度洋,澳洲、新西兰等地,向北发现的欧胡岛、库伊岛和尼豪岛等。次年2月,库克船长向西航行,抵达北美的奥勒岗海岸,后向北航行,经白令海、白令海峡,进入北冰洋。但是,寒冷与冰山使库克不得不放弃继续向北的打算,又回到了夏威夷岛,然而,探险队的水手与岛上的土着居民发生冲突,交战中,库克船长被杀死,更为残忍的是,库克的尸体未能被抢回,被土着人生生吃掉了。这件事发生在1779年2月14日。

库克船长的去世,宣告了地理大发现和航海探险时代的结束。实际上,在这二三百年的地理大发现中。为此献出一生的欧洲人还有许多,他们中的许多人被历史遗忘了。但是,人们还是记住了从巴尔博亚到麦哲伦再到库克所经历的对太平洋的地理发现。

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海岛原是海之峰

在浩瀚的太平洋上,星星点点散布着大约两万多个岛屿。这些岛屿分为两大类型:一类是大陆型岛屿,主要包括新几内亚、新不列颠岛、所罗门群岛、新喀里多尼亚岛,以及新西兰的北岛和南岛。这类岛屿的共同特点是:面积较大,平原狭小,多丘陵山地,山势高峻,第二类是海洋型岛屿,主要包括美拉尼西亚群岛的部分岛屿、波利尼西亚群岛和密克罗西亚群岛等。在海洋型岛屿中,又分为火山岛和珊瑚岛两大类。火山岛一般以丘陵、山地为主,海拔较高,山势陡峭,火山众多,如夏威夷岛上的冒纳罗亚活火山,海拔4170米,是大洋洲最高的活火山。而珊瑚岛多数位于珊瑚环礁上,面积比较小,地势低平。对于太平洋海岛这样的分类看似简单,可是,为了获得这样的知识,人们经历了上百年的时间。特别是20世纪初,大陆漂移说、海底扩张论和板块构造论的形成与发展,才给太平洋海岛的形成机理与本质,做出了科学的解释。

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20世纪初,在欧洲出现了两个看来毫不相干的地理发现。一个是德国气象学家、天文学家魏格纳提出了大陆漂移说,并在1915年出版了他的《大陆和海洋的起源》。大约同时,另一位德国化学家为寻找在大西洋上的海水中提取黄金的方法,意外地发现了大西洋中脊,即在大西洋中部洋底有一条呈“S”状的巨型海底山脉。然而,由于魏格纳无法找到大陆漂移的动力原因,加上那位化学家在北极探险中身亡,大陆漂移说很快便被人们遗忘了。直到第二次世界大战结束后,美国地质学家赫斯提出了海底扩张理论,大陆漂移论又重新复活。

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赫斯在二战时曾是一名舰长,他利用舰上的声呐设备对太平洋底做了详细调查,获得大量一手资料。在1963年,赫斯发表了《对海盆历史的进一步评价》的论文,对大洋海底洋壳的形成与发育提出了新的解释。赫斯认为,岩浆从地球深处涌出,形成洋脊新的洋壳,涌动的岩浆产生张力,把大陆板块向两边推开,这一过程便叫海底扩张。地壳板块不断形成,涌出的熔岩最终促成了洋中脊的形成。海底火山有助于熔岩上升,形成海脊山峰,露出海面的便形成海岛。太平洋洋壳像一个缓慢移动的“传送带”,沿洋脊呈对称相反方向移动着。这个理论与先前的大陆漂移论相结合,形成了人们普通接受的板块构造论。

也是在这个时期,随着深海探测手段的不断更新,人们对大洋海底有了全新的认识,发现“大洋中脊”山系不仅存在于大西洋,在印度洋、北冰洋和太平洋都存在,而且这些山系首尾相连,连绵5.6万千米。在太平洋底部,有海底平原、海底丘陵、海沟,海岭与海盆交叉分布。东太平洋底的海丘绵延。1.5万千米,而中太平洋分布着皇帝海山、夏威夷海岭,莱思海岭、土阿莫土海岭等,有趣的是,在太平洋西部的岛弧处,有20条水深达2000米以上的大海沟,超过10000米的有马里亚纳、汤加、日本、千岛菲律宾和马德克海沟。而马里亚纳海沟的最深处达11034千米,为地球最低点。

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过去,由于海水的阻隔,人们看不到海底,在高科技的帮助下,人们才了解到散落在赤道太平洋上的海岛是海山、海岭或者洋中脊露出海平面的部分。如果从海底算起,许多海岛都有数千米之高,也就是说,人们是在数千米高的山巅上生活着的。因为有了海水,让这不可思议的情景成为了可能。

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