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四、從地獄中升起-2(巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物)

 思明居士 2022-04-08

3.巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物

巖漿活動(dòng)在地球系統(tǒng)中扮演著重要的角色,它把物質(zhì)從地球深處轉(zhuǎn)移到較淺的層面,或轉(zhuǎn)移到地表。

3.1火成巖的侵入

侵入巖形成于地下,所以我們無(wú)法看到它們形成的樣子。但隨著地質(zhì)時(shí)間的推移,剝蝕可能會(huì)使地殼深處形成的巖石暴露出來(lái)。地質(zhì)學(xué)家可以考察古代的火成侵入巖并研究它們的特征。在這種研究的基礎(chǔ)上,地質(zhì)學(xué)家根據(jù)形狀區(qū)分不同類(lèi)型的侵入巖。

板狀侵入體:表面相對(duì)平坦,厚度大致均勻。它們的長(zhǎng)度一般從米到幾十公里,厚度從厘米到幾十米。地質(zhì)學(xué)家根據(jù)侵入體相對(duì)于圍巖的方向來(lái)區(qū)分兩種類(lèi)型的侵入體。巖墻切斷了圍巖原有的層理(層理或葉理),而巖床平行于原有的層理侵入。在圍巖沒(méi)有分層的地方,地質(zhì)學(xué)家把陡峭的或垂直的板狀巖體稱(chēng)為巖墻,把接近水平的巖體稱(chēng)為巖床。

火成巖巖墻和巖床:板狀侵入巖的例子

深成巖體是不規(guī)則狀的侵入體,大小從幾十米到幾公里不等。在某些情況下,深成巖可能是由充滿巖漿房(包含大量巖漿的空間)的巖漿凝固而形成的。

當(dāng)大量巖漿在深處緩慢冷卻時(shí),就形成了深成巖,隨著侵蝕的進(jìn)行,出現(xiàn)了巖墻、巖床和巖蓋

另外,深成巖體也可能是由許多相鄰巖床連續(xù)侵入形成。當(dāng)一個(gè)區(qū)域內(nèi)形成大量的深成巖體時(shí),可能會(huì)形成一個(gè)數(shù)百公里長(zhǎng)、數(shù)十到數(shù)百公里寬的巨大火成巖體;這種巨大的復(fù)合侵入被稱(chēng)為巖基。1億4千5百萬(wàn)至8千萬(wàn)年前的深成巖形成了California Nevada山脈巖基——Yosemite National公園壯觀的懸崖暴露了部分巖基。

在中生代,俯沖產(chǎn)生了巨大的火山弧。在其下方,形成了大型的花崗巖巖基

3.2熔巖流

地質(zhì)學(xué)家使用“熔巖流”這個(gè)術(shù)語(yǔ),既指在地球表面流動(dòng)的熔巖,也指熔巖凝固時(shí)形成的固態(tài)火成巖層。有些熔巖流得很慢,像一種非常粘稠的糊狀物;而另一些則像急流一樣從火山的一側(cè)傾瀉而下。這些對(duì)比反映了熔巖在粘度或流動(dòng)阻力方面的差異。高粘度的熔巖更粘稠,不像低粘度的熔巖那樣容易流動(dòng)。熔巖粘度的差異取決于硅的含量和熔巖的溫度。二氧化硅傾向于形成長(zhǎng)鏈狀分子,這些分子相互纏繞,減緩了流體的流動(dòng)。二氧化硅濃度越大,熔巖就越粘稠。高溫使化學(xué)鍵更容易斷裂。因此,具有相同成分的較熱的熔巖比具有相同成分的較冷的熔巖粘性小。因此一個(gè)低溫的長(zhǎng)英質(zhì)熔巖會(huì)形成一個(gè)球狀的土丘,稱(chēng)為熔巖穹丘。

被火山碎屑環(huán)繞的熔巖穹丘

相對(duì)而言,熱的鎂鐵質(zhì)熔巖在凝固之前可以從火山口流出很遠(yuǎn)的地方,產(chǎn)生長(zhǎng)而相對(duì)稀薄的流動(dòng)。在靠近火山頂峰的陡峭山坡上,熱鎂鐵質(zhì)熔巖流的速度超過(guò)每小時(shí)30公里。鎂鐵質(zhì)熔巖開(kāi)始冷卻并變得更加粘稠后,它的速度減緩到步行速度或更慢。

鎂鐵質(zhì)熔巖流

凝固的外殼隔離了巖漿從內(nèi)部向外的流動(dòng)。隨著冷卻的進(jìn)行,熔巖通過(guò)熔巖管移動(dòng),熔巖管道使熔巖在冷卻前可以從火山口噴出許多公里。在某些情況下,熔巖管道最終會(huì)變得干涸。

在熔巖管中,熔巖在堅(jiān)硬的巖石外殼下流動(dòng);在Hawaii,一條道路被切斷,暴露出熔巖管

鎂鐵質(zhì)熔巖流的表面結(jié)構(gòu)取決于該流在停止移動(dòng)之前是否形成一個(gè)固體表面。地質(zhì)學(xué)家將這種流動(dòng)稱(chēng)為pahoehoe(發(fā)音為pa-hoy-hoy),這是其Polynesian名字。如果巖漿表層凝固,而巖漿流仍在移動(dòng),熔巖層就會(huì)碎裂成一堆鋸齒狀的碎片,形成一種碎石流,其Polynesian名字為a'a'(發(fā)音為ah-ah)。

在水下噴發(fā)的鎂鐵質(zhì)流與在陸地上噴發(fā)的鎂鐵質(zhì)流看起來(lái)不同,因?yàn)楫?dāng)巖漿與水接觸時(shí),冷卻速度要快得多。在噴出后不久,海底基性熔巖流就會(huì)形成一個(gè)枕狀外殼。枕狀的外殼阻止了巖漿的流動(dòng),直到內(nèi)部巖漿壓力打破了外皮,然后一團(tuán)新的熔巖噴涌而出,這團(tuán)熔巖本身又固結(jié)成一個(gè)枕狀外殼。地質(zhì)學(xué)家將這些巖層稱(chēng)為枕狀玄武巖。

鎂鐵質(zhì)熔巖流的表面結(jié)構(gòu)

3.3火山碎屑沉積

1943年,在墨西哥城,一座名為Paricutín的新火山誕生。在一年之內(nèi),Paricutín火山噴發(fā)出的碎片已經(jīng)形成了一個(gè)330米高的陡峭的圓錐。9年后,當(dāng)火山停止噴發(fā)時(shí),其沉積物覆蓋了25平方公里。

地質(zhì)學(xué)家將火山爆發(fā)產(chǎn)生的各種碎屑稱(chēng)為火山碎屑或火山灰?;鹕剿樾及ó?dāng)小塊的熔巖被拋向半空中冷卻或降落到地面后不久形成的固體塊,以及已經(jīng)固結(jié)的火成巖從被噴射出來(lái)時(shí)形成的碎片。不同的名稱(chēng)表明火山碎屑碎片的大小不同:火山灰由細(xì)小的薄片或條狀物(直徑小于2mm)組成;火山礫有大理石到高爾夫球大小(2至64mm);火山塊由大塊(>64mm)巖石組成?;鹕剿樾嫉男纬缮婕皫讉€(gè)不同的過(guò)程。

長(zhǎng)英質(zhì)熔巖通常含有高濃度的微小氣泡。當(dāng)其冷凝時(shí),它會(huì)產(chǎn)生一種類(lèi)似泡沫的火成巖,稱(chēng)為浮石。火山噴發(fā)的力量會(huì)將之前在火山口內(nèi)和周?chē)纬傻母∈推渌麕r石炸開(kāi),產(chǎn)生火山灰、火山礫和火山塊。噴發(fā)成雨的火山灰會(huì)聚集成小球,形成另一種火山礫,稱(chēng)為增生火山礫。

從長(zhǎng)英質(zhì)或中性熔巖噴發(fā)產(chǎn)生的火山碎屑

在富含氣體的鎂鐵質(zhì)熔巖爆發(fā)時(shí),上升的氣泡的爆裂導(dǎo)致熔巖噴泉的形成,熔巖噴泉可能高出噴口幾百米。噴泉中的一些熔巖分離,在落下時(shí)或落下后立即固結(jié),形成一種火山礫,通俗地稱(chēng)為火山渣。當(dāng)噴出一顆西瓜大小又熱又軟的塊時(shí),在下落過(guò)程中會(huì)變成流線型,然后凝結(jié)成火山彈。如果一塊向天空發(fā)射的物體在發(fā)射前是凝固的,那么它就會(huì)以角塊的形式著陸。

鎂鐵質(zhì)火山噴發(fā)的火山碎屑:鎂鐵質(zhì)熔巖噴泉;小塊凝塊凍結(jié)成火山渣;在空中凝的火山彈;棱角分明的巖石碎塊

新沉積的火山碎屑往往相當(dāng)脆弱。如果火山灰與水混合,就會(huì)形成火山泥流,類(lèi)似于非常濕的混凝土,沿著斜坡向下流動(dòng)。在一次噴發(fā)很久之后,沿著火山側(cè)面流下的小溪和河流攜帶并搬運(yùn)了火山碎屑,并將其作為沉積物沉積到更深處的斜坡上。地質(zhì)學(xué)家使用火山碎屑沉積物這個(gè)總稱(chēng)來(lái)描述火山噴出的所有碎屑物質(zhì)。這個(gè)術(shù)語(yǔ)不僅指火山碎屑,還指山體滑坡和火山碎屑的沉積,以及由火山物質(zhì)經(jīng)水搬運(yùn)而成的沉積物。

2007年New Zealand火山噴發(fā)后火山泥流填滿了河床;1980年St. Helens火山爆發(fā)20年后包含山上木材的火山泥流

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