熔岩流,熔岩流的流速决定因素

熔岩是怎么形成的

分类: 教育/科学 科学技术

解析:

熔岩（Lava）： 熔岩是指喷出地表的岩浆，也用来表示熔岩冷却后形成的岩石。熔岩在熔融状态下的流动性随二氧化硅的增加而减弱，基性熔岩粘度小易于流动，酸性熔岩则不易流动。由于熔岩化学成分的不同或火山环境的差异，熔岩有多种表现形式。

熔岩流（Lava Flow）

呈液态在地表流动的熔岩被称为熔岩流，熔岩流冷却后形成固体岩石堆积有时也称之为熔岩流。呈液态流动的熔岩温度常在900°～1200°C之间，如熔岩中气体的含量多，更低的温度也能流动。酸性熔岩粘滞，流动不远，大面积的熔岩流常为基性熔岩。温度高、坡度陡时，熔岩流的流速可达每小时65公里。

熔岩流的形态取决于多个方面，如熔岩成分（玄武岩、鞍山岩、英安岩、流纹岩）、流量、地形和环境等。

Photograph by J.D. Griggs

熔岩穹丘（Lava Dome）

熔岩穹丘是圆形的、边缘陡峭的丘状物，是由于高粘度的火山熔岩（英安岩或流纹岩）堵塞喷火口所形成。熔岩穹丘顶端一般无火山口，从地下涌来的岩浆挤入熔岩穹丘内部，从而引起熔岩穹丘突起变形。熔岩穹丘的表面是已经冷却的坚硬的熔岩，因此当深部岩浆不断挤入，熔岩穹丘将会爆炸，形成碎屑坑。

Photograph by T.P. Miller

熔岩管道（Lava Tube）和熔岩隧洞（Lava Tube Caves）

熔岩管道是在熔岩流内部自然形成的管道。当液态的熔岩流流动时，由于表面冷却较快，形成固体硬壳，在表层硬壳的保温作用下，其内部温度高、流速快，从而形成管道。一个大型的熔岩流常有一个主管道和若干小的分支。当火山喷发结束，熔岩供给终止，或上游熔岩流转向，熔岩管道中的熔岩继续向下流动，从而形成排空的熔岩隧洞。一般排空的熔岩隧洞底面平坦，顶部常悬挂熔岩钟乳。

熔岩管道的存在增加了熔岩流流动的速度和距离。早期的熔岩隧洞可能被后期的熔岩流所利用。

Photograph by Yu Yong

渣块熔岩（aa）

“aa”是夏威夷词汇，音“阿阿”，用来描述表面粗糙的熔岩流。这种熔岩流中布满多孔带刺的熔岩碎块，被称为“渣块”。

渣块熔岩是因熔岩在流动过程中，表层熔岩不断固结，固结的表层随着熔岩的流动不断发生脆性破裂，形成“渣块”，“渣块”又有随同液体熔岩翻滚、粘结，形成翻花状。因此渣块熔岩由称为翻花熔岩。

结壳熔岩（Pahoehoe）

“Pahoehoe”是夏威夷词汇，用来描述一种有光滑表面的熔岩。这种熔岩有时呈圆丘状或绳状，也称为绳状熔岩。

结壳熔岩流动过程中表面冷却形成塑性外壳，而内部的熔岩流又不断的挤出形成新的壳体。结壳熔岩经常展现出奇形怪状的形态，常被形容为熔岩雕塑。

结壳熔岩粘度小、易流动，熔岩流表面气孔较少。

Photograph by J.D. Griggs

枕状熔岩（Pillow Lava）

枕状熔岩是火山在水下喷发形成的，外形 *** 形似堆叠在一起的枕头。

当熔岩从水下流出时，由于快速的冷却使熔岩流表面形成韧性的固体外壳。随着熔岩流内部压力增大，外壳破裂，就会象挤牙膏一样，挤出新的熔岩，随后再次形成外壳。如此循环往复，便产生的枕状熔岩。

地球上的岩石都可以分为三类，火成岩、沉积岩和变质岩。而熔岩是属于火成岩的范畴。

因为岩浆在地幔和下地壳这个地方生成。这个时候，它是液态的，而因为巨大的压力，所以不断的在找寻这地壳的缝隙而冲上来。而当它变成岩石的过程中，是要经过地壳那么遥远的路程，有的时候，冲的不够上来，那么就成为了深成岩；冲的上来点，却没有到地表，那么就成为了浅成岩；那么比较厉害的，就从火山通道或者火山口喷出了地表，成为了喷出岩。而其中的深成岩和浅成岩在地球科学概论中称为侵入岩。

熔岩是喷出岩的一种，是从喷出岩的产状上来讲的，（产状简单的说就是生成的状态），喷出岩的产状可以分成火山锥、熔岩流及熔岩瀑布、岩被（也称熔岩被）。

其次，我们从熔岩的成分上来看，实际上也就是讲的是岩浆岩的成分，不标准的说，也可以说是火成岩的成分。那么从二氧化硅、氧化纳和氧化钾来看，可以按这个标准可以分成超基性岩类、基性岩类、中性岩类、酸性岩类、碱性岩类。而刚才我们已经说过，火成岩有侵入岩（深成和浅成）和喷出岩分类，那么它的命名也是要分的。我们只说喷出岩，而在熔岩也就是喷出岩中，相对应的是苦橄岩类、玄武岩类、安山岩类、流纹岩类、粗面岩响岩类等。那么在看电影的时候，我们又怎么知道它是什么岩呢，这个需要专业的锻炼，当然，有个简单的方法，缓缓流的是酸性岩浆，流的快的是基性的，因为粘度和岩浆本身温度不同的问题咯，这也是为什么黄山之类的会有岩柱岩针之类的东西，花岗岩是酸性岩浆，流的慢，然后一喷出来就固住了，成为了这种形状。而在峨眉山之类的玄武岩（基性岩类）的就不会出现这种。

最后，回到那个最基本的问题，既然熔岩是从岩浆的概念中提炼出来的，那么岩浆又是怎么产生的呢？各类岩石在地下深处被高温融化,又成为岩浆回到地球内部。我只能用这个比较简单的答案来回答你。因为这个牵涉到的是板块运动和岩石学的问题。

至于板块运动，我们可以从太平洋板块看到，洋中脊有岩浆涌出来，然后推动着板块向边缘移动，而在欧亚大陆和太平洋板块的交界处，因为它移过来，我们的欧亚大陆板块就忍让着让它往下俯冲，那么俯冲下去的岩石怎么办呢，就在深层的地方融化成了岩浆，然后又往太平洋中间那个喷出的地方去补偿，就成为了一个循环。我举这个例子，只是想说明物质守恒，也想说明一下岩浆的生成过程的一个部分。因为岩浆不一定是火成岩变成的，也可能是变质岩也可能是沉积岩，这个在岩石学的混合岩这块可以具体学

熔岩流的流速决定因素

熔岩流的速度取决于以下几点：

1、喷发熔岩类型及其粘度；

2、其流经的地面坡度；

3、熔岩流流出的地形环境；

4、火口溢流速度等。

玄武质熔岩流可流到火山口以外几十公里远。在斜坡处其前锋的流动速度可达10公里/小时；但在缓坡地带却可能小于1公里/小时，但如果在斜坡地带的沟谷或熔岩通道上溢流时，其主体速度可达30公里/小时以上。火山喷出的岩浆犹如奔腾的钢水，其温度达1 000～1 100℃ ，岩浆粘度小的熔岩流速度快，相反岩浆粘度大则流速慢，因而基性岩浆(玄武质岩浆)流速快，流得也远，常形成熔岩流(lava flow)或熔岩被；而酸性岩浆(流纹质岩浆)则流动性差，一般在火山口周围堆积成火山锥。熔岩流既能摧毁也能烧毁所及的各种物质和建筑，有时还会引起严重的火灾和森林大火。

1783年冰岛拉基(Laki)火山．从16km 长的裂隙中同时喷出无数的熔岩喷泉 ，形成巨大的熔岩流．大约产生12km 的熔岩，覆盖面积达565km ．冰岛五分之一的人口遭殃，一半以上的家畜死亡。

1944年6月墨西哥帕里库廷火山毁灭了帕里库廷村和圣胡安·德帕兰格里库提诺市．有500余人葬身于熔岩流，昔日繁华的城市只剩下教堂的尖顶尚未被熔岩流淹没。有时熔岩流在流动过程，表层岩浆因冷却快而固结形成硬壳不再移动，而内部的岩浆仍处于高温状态继续流动，当熔岩流间断时，会在固结的熔岩外壳内部形成熔岩隧道。

如果火山再度喷发时．喷出的岩浆沿熔岩隧道流动，会长驱直入，达到很远的距离。例如，夏威夷Kupaianaha火山自1986年7月连续喷发达5年之久，后期喷出的岩浆在早期固结的熔岩隧道内流动．直达Kalapana海岸，使原来美丽的海滩和富饶的土地变得崎岖不平、熔渣遍野，烧毁165间房屋。通常熔岩流投有火山碎屑流和泥石流来得凶猛，只要加以预防，可以避免其害。

例如，1991年春天，日本长崎县云仙岳火山爆发．开始产生的熔岩流小，几千名住在附近的居民有机会撤离；后来，熔岩流规模扩大．有35人逃避不及遭岩浆吞投，其中有13名现场采访的记者罹难。

熔岩流地貌及堆积物

火山喷出的熔浆成分不同，形成的熔岩地貌形态也不一样，比较常见的熔岩是基性熔岩和酸性熔岩，下面分别述之。

1. 基性熔岩及其地貌

基性熔浆冷凝固结形成基性熔岩，由于基性熔浆易流动，冷却的速度比较慢，形成一些比较特征的地貌形态。

(1)熔岩垄岗、熔岩被和熔岩台地

基性熔浆喷出地表后，顺着地表流动。当熔岩流形成长条状的熔岩地形，且长度明显大于宽度的垄岗地形，称为熔岩垄岗。熔岩垄岗的横剖面呈透镜状，中部微微凸起，向两侧缓倾斜，其表面常具有绳状皱纹，可指示熔岩流的流动方向。

当大量的熔浆从火山口溢出，向四周流动时，覆盖了大面积地表，冷凝形成熔岩被(lava sheet)，也称熔岩席。当熔岩被覆盖了大面积的低地时，称为熔岩平原(lava plain); 如果覆盖在高原上，就称为熔岩高原(lava plateau)，也称熔岩台地。熔岩被、熔岩平原、熔岩高原的面积大，可达数十万平方千米，表面比较平坦，并发育绳状皱纹。

玄武质熔浆在冷凝过程中，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等间距排列的凝结中心收缩，形成垂直于冷凝面的裂隙，把岩石分割成多边形的柱状体，即柱状节理。在玄武岩中，最常见的柱状节理为六边形，也有五边形、四边形、七边形等。

在我国山东省的沂蒙山区，有一种地形称为 “崮”，其特征是山丘的四面陡峭，山顶平坦，形态似一个头上戴着一顶无帽檐的平顶帽。“崮”的形成除地表流水侵蚀外，还与熔岩覆盖有关。在沂蒙山区，在新近纪发生了比较大规模的玄武质岩浆喷发，熔岩覆盖了地表，形成了地面平坦的熔岩被，后来受地壳运动抬升和断裂的影响，地面流水侵蚀切割了熔岩被，形成一些残丘，后被抬升就形成了 “崮”。“崮”的四周为陡峻岩壁，这是由于玄武岩发育柱状节理，岩石发生崩塌形成的。

(2)熔岩瀑布和熔岩湖

当熔岩流前进，遇到陡坎地形时，它就直泄而下，形成悬挂在陡壁上的熔岩瀑布(lava cascade); 当遇到洼地，熔岩流就汇集形成熔岩湖(lava lake)。

(3)熔岩隧道

熔岩隧道(lava tunnel)是指在熔岩流表面下的一种窄长的通道。熔岩流在流动过程中，表面快速散热，冷却得比较快，其表面固结形成硬壳，但下面的熔岩流还是没有固结的液体，它继续流向低处，而这时又没有新熔岩流补充，其结果在原处形成空洞，成为熔岩隧道。当熔岩隧道顶部崩塌后，在熔岩表面形成圆形或椭圆形的凹陷。

图 12-5 枕状熔岩(引自 《地质辞典》，1983)

(4)枕状熔岩

枕状熔岩(pillow lava)是指在水下喷发的基性岩浆，形成略呈椭球状并叠加在一起的熔岩(图 12-5)。这些椭球体的表层为玻璃质，内部有放射状构造，外形多似枕状，均表现出浑圆的特点。

枕状熔岩的形成是: 当基性熔浆进入水体时，其表面遇水快速冷却，凝固成椭圆形的玻璃质硬壳，并由于冷却收缩以及内部未固结的熔浆膨胀而在表面硬壳出现裂隙，内部的熔浆顺裂隙溢出又形成新的椭圆形硬壳，并叠置在先前形成的椭圆形熔岩上。这样一个一个的椭圆形的熔岩叠置在一起形成枕状熔岩。枕状熔岩形成于水下，因此当初的火山喷发当发生在水下或水边的陆地上，由熔浆进入水体而形成。

(5)结壳熔岩和绳状熔岩

结壳熔岩(pahoehoe lava)是指表面平坦、光滑的熔岩。它是基性熔浆流动过程中，表层首先冷却凝固成壳，而未发生显著破碎形成的。绳状熔岩(ropy lava)是指表面光滑、波状起伏或似长绳盘绕铺地的熔岩，也称波状熔岩(wave lava)。它的形成是由于熔浆表面凝固形成薄壳，而下面的熔浆继续流动，使上部薄壳被拖曳形成波状起伏或绳状构造。

2. 酸性熔岩及其地貌

酸性熔浆黏度大，难流动，温度低，冷却较快，因此形成的地貌形态与基性熔岩不同。酸性熔浆形成的熔岩表面不平整，常呈块状、渣块状，形成块状熔岩、渣块熔岩。

(1)熔岩穹丘

熔岩穹丘(lava dome)是高黏度的熔浆堵塞火山喷出口而形成的穹窿状火山锥(图12-3)，也称内生穹窿。其顶端一般无火山口，形态有钟状、馒头状等。它的形成是由于黏度大、流动慢的酸性熔浆，因气体失去太多，在向上挤压进入火山口时不能发生爆炸，而是缓慢地上涌，其结果使冷凝的熔岩流形成向上穹曲的熔岩体。

图 12-6 火山柱(据谢宇平，1994)

(2)火山柱

火山柱(volcanic spine)，也称火山塔、火山碑、熔岩塔，是指黏性较大的熔浆在火山筒内凝结，并被从地下继续涌来的岩浆缓慢地向上推动、挤出，升到火山口上，形成如碑塔耸立的熔岩柱体(图 12-6)。在升起之初，顶端常较尖锐，故亦称火山针，随后会因风化作用的破坏而变形。如 1902 年西印度群岛的马丁尼克岛上的培雷(Pelee)火山活动中，形成的火山柱高出周围 300m。

火山柱不同于火山颈，前者为火山构造地形，是在火山活动过程中直接出露地表的地形，而后者是一种受火山构造控制的剥蚀构造地形，是通过剥蚀作用从火山通道中挖掘出来的一种熔岩充填物。

思考题

1)火山分类的依据是什么?

2)火山地貌形态特征受哪些因素影响?

3)火山作用过程如何影响气候变化?

4)在野外如何研究火山地貌?

熔岩流的特点是什么？

熔岩流指从火山口或火山裂隙喷出到地表丧失了部分气体的流动岩浆。基性熔岩要比酸性熔岩的流动性强。熔岩流冷却后形成固体岩石堆积有时也称之为熔岩流。呈液态流动的熔岩温度熔岩流常在900度至1200度之间，如熔岩中气体的含量多，更低的温度也能流动。酸性熔岩黏滞，流动不远，大面积的熔岩流常为基性熔岩。