火山并非是喷出“火”的山,因此它喷出的也不是火。那么,它究竟喷发出的是什么呢?
根据对火山喷发物进行研究之后发现,火山喷出的物质主要包括火山气体、熔岩和火山碎屑。
火山气体在火山活动的各个阶段都可以从火山口或火山锥周围的裂缝中逸出。火山气体的主要成分是水蒸气(70%~90%)、二氧化碳、二氧化硫,以及微量的氮、氢、一氧化碳、硫氧、氯等。喷出气体的温度可达500℃~600℃,岩浆析出的水蒸气或地下水受热气化成的水蒸气沿裂隙上升,遇冷在地表往往形成喷泉或温泉。
熔岩是从火山口中喷到地面的岩浆。熔岩内含气体比岩浆少。熔岩按其中二氧化硅的容量分为酸性、中性和基性的。酸性熔岩的二氧化硅含量大于65%,温度为800℃~900℃,黏性大而气体多,流动速度一般为每小时几米,十多米。基性熔岩的二氧化硅含量小于52%,温度为1000℃~1200℃,黏性小,气体少,流动速度一般为每小时几千米,块状的可达100千米。中性熔岩则介于二者之间,流动速度与酸性熔岩相仿。
火山碎屑是被喷入空中的碎屑,源于希腊词汇“Tephra”,是“灰”的意思,现已成为火山专业术语,是火山喷发时飞入空中的所有碎屑物的总称。其中包括各种尺寸和密度的碎屑物,它们由于爆炸、热气流或岩浆的喷发被带入空中,粗重的则落在火山口附近,如火山块、火山弹等;轻而小的则随风飘飞,被风吹到几千米以外沉降或上升到平流层随大气环流,如火山灰。
另外,根据火山喷发碎屑的尺寸和形态又可分为火山灰、火山砾、火山块、火山弹、火山渣和浮岩等。
(1)火山灰
火山爆发时,岩石或岩浆被粉碎成细小颗粒,从而形成火山灰。主要是由岩石、矿物、火山玻璃碎片组成,直径小于2米。但它不同于烟灰,因为它坚硬、不溶于水。具有很大的危害性。当火山爆发时炽热的火山灰随气流快速的上升,不仅会对飞行安全造成威胁;大规模的火山喷发所产生的火山灰还可以在平流层长期驻留,从而对地球气候产生严重影响。不仅如此,火山灰也会对人、畜的呼吸系统产生不良影响。不仅如此,当火山灰与水(火山区暴雨、附近的河流湖泊等)混合形成密度较大的火山泥流时,危害性就更大了。1991年皮纳图博火山喷发时,台风和雨使又湿又重的火山灰降落到人口稠密的地区,造成约200人死在压塌的屋顶下。不过,火山灰并不是没有用处的,它也是很好的天然肥料。
(2)火山砾
火山砾指的是直径范围在2~64毫米的火山喷发碎屑,在意大利语中“Lapilli”是“小石头”的意思。另外,还有一种火山砾被称为增生火山砾,它的直径范围也是2~64毫米,其特殊之处在于它是球形的,是由细小的火山灰一层一层黏结而成的。
(3)火山块
火山块是直径大于64毫米的、棱角锋利的岩块。火山块的成分一般是早期的熔岩。火山爆发导致火山锥上早期的熔岩体破碎形成火山块。一般认为熔岩体破碎时为固体状态,从而才可能形成火山块锋利的棱角。
(4)火山弹
火山弹是直径大于64毫米的、形状圆滑的熔岩块。火山弹是火山爆发时,熔融或部分熔融的岩屑飞入空中,冷却下落形成的。由于流体动力学的作用,岩块形成了圆滑的形状。火山弹包括圆形、长形、纺锤形等多种。
(5)火山渣
火山渣是火山喷发形成的矿渣状多孔的岩石。由孔隙、火山玻璃和矿物组成。孔隙是由于泡沫破裂、气体逃逸而形成的。火山渣富含镁铁,而含有较少的硅,通常为黑色、深灰色、红色和棕色。火山渣非常坚硬,由于其坚硬且多孔,因而是铺设路面的极好材料。
另外,孔隙比例非常大的火山渣又被称为网状火山渣。网状火山渣中的气泡几乎都已破裂,形成密集的开放孔隙。大量的开放的孔隙和易碎的火山玻璃构成了类似蜂巢的、精细的网状火山渣。网状火山渣也被称为玄武岩浮岩,它甚至比浮岩还轻,但由于其开放的孔隙结构,因而不能浮于水面之上。
(6)浮岩
浮岩是由火山玻璃、矿物和气泡所组成的一种轻的、多气泡的、类似海棉状的火山岩。火山爆发时,岩浆中分离出的大量火山气体形成泡沫,随后泡沫冷却,气体被“冻结”在浮岩中,浮岩中的气泡约占岩石总体积的70%以上。由于气泡间只有极薄的火山玻璃和矿物,因而可以浮于水面之上,故被称作浮岩。
火山渣和浮岩均为火山喷发时产生的富含气泡或多孔的岩石。产生这类岩石的过程有点类似于打开啤酒瓶时泡沫喷出的过程。当啤酒瓶开启时,瓶内的压力骤然下降,致使啤酒中溶解的二氧化碳气体迅速逃逸形成泡沫。火山爆发时,火山通道内的岩浆中溶解的火山气体迅速逃逸也形成了大量泡沫,这些泡沫冷却后就形成了火山渣和浮岩。
如前所述,正是这些喷出物堆积在火山口附近形成火山。当然不同的火山喷出物也是不同的,即使是同一座火山,不同时期的喷出物也是不同的。