汤加 火山 是 如何 形成 的 ？超级 火山 喷发 如何 改变 人类 命运？ (1)
各位 同學 大家 好 我 是 李永樂 老師
在 2022 年 1 月 15 日
南太平洋 的 島國 湯加 發生 了 火山 噴發
引起 了 海嘯 和 地震 波及 了 數百 公 裏
有 小朋友 就問 我 說
這 火山 到底 是 如何 形成 的 呢
湯加 的 火山 噴發 會 不會
對 全球 的 氣候 產生 什 麽 影響 呢
那 今天 我們 就 來 研究 一下 火山 那些 事兒
為 了 了解 火山
我們 首先 還是 要 先 了解 一下
地球 的 結構 地球 的 結構
地球 是 如何 形成 的 呢
在 幾十億年 以前 太陽系 附近 有 很多 的 星際 物質
這些 個 星際 物質 是 上 一顆
超新星 噴發 留下 的 殘骸
比如說 有 一些 氫 氦
有 一些 重元素 像 鐵 鎳
這些 個 星際 物質 靠 著 萬有引力 的 作用
就 彼此 聚集 最後 就 形成 了 地球
在 聚集 的 過程 之中
因為 引力 勢能 釋放出來 了
同時 還有 一些 放射性元素 的 衰變
所以 最初 的 地球 是 熔融 狀態 非常 得熱
後來 因為 有 一部分 放射性元素 的 衰變 停止 了
以及 地球 不停 的 向 外邊 散失 熱量
所以 地球 逐漸 冷卻 下來 了
形成 了 我們 今天 的 這個 地球 的 結構
那 麽 地球 如果 我們 把 它 切開 的話
大概 是 長 什 麽 樣 呢
我們 來看 一下
地球 我們 大概 可以 分成 這 麽 幾層
首先 最 外邊 的 這 一層
我們 給它 起個 名字 叫做 地殼 地殼
地殼 是 很薄 的
大約 厚度 只有 5 到 70 千米
如果 是 海洋 的話 就 更 薄 一點
如果 是 陸地 就 厚 一點
在 地殼 的 裏邊 比較 厚 的 一個 部分
我們 給它 起個 名字 叫做 地幔
地幔 的 厚度 大約 有 2900 千米
在 地幔 的 裏邊 就 叫 地核
地核 它 的 厚度 大約 是 3400 千米
所以 加 起來 這個 整個 地球 半徑
大約 是 6370 公 裏 這 麽 厚
因為 在 熔融 狀態 的 時候 地球 會 有 對流
所以 比較 輕 的 物質 像 矽酸 鹽 它 就 往 外邊 浮
比較 重 的 物質 比如說 像 鐵 鎳
它 就 往 裏邊 沈
所以 在 地球 的 核心 地核 的 這個 部位
是 有 大量 的 金屬元素
比如說 鐵和鎳 的
而 外邊 主要 是 石頭
也 就是 二氧化 矽 矽酸 鹽 這些 物質
然後 如果 我們 往 地球 裏邊 去 看
越往 中心 的 部位
大家 可以 想象 一下
因為 引力 是 往 裏 吸 的
所以 它 的 壓強 會 比較 大
同時 往 裏邊 的 時候 它 的 溫度 也 會 上升
溫度 也 會 上升
好 這 就是 地球 大概 的 結構 了
如果 我們 來 分析 一下 它 到底 是 固體 液體
是 什 麽 物質 組成 的
地殼 它 的 主要 的 組成 物質 就是 巖 石
它 是 一種 固體 的 狀態
而 地幔 就 比較 奇怪 了 地幔 它 是 分層 的
上 地幔 的 頂部 依然 是 巖 石
所以 它 和 地殼 的 巖 石合 起來
就 構成 了 地球 的 巖 石圈
而且 這個 巖 石圈 它 不是 一整塊
它 是 分成 很 多個 小塊 的 是 碎 的
所以 我們 管它 叫 什 麽
叫 板塊
地球 上 有 六七個 大 板塊
什 麽 太平洋 板塊 什 麽 歐亞大陸 板塊
什 麽 北美 板塊
也 有 一大堆 的 小 板塊
還有 一大堆 的 微 板塊
總之 地球 的 這個 巖 石圈 是 碎 的
而且 地幔 的 中間 的 這個 部位 會 出現 軟流層
什 麽 叫 軟流層 呢
就是 這 一個 部分 的 地幔 它 是 一個 流體
為什 麽 會 出現 流體 呢
因為 我 剛才 說 了
越往 中間 走 它 溫度 越高
溫度 高 了 之後 把 巖 石 熔化 了
所以 就 形成 了 軟流圈
那 麽 這個 軟流圈 也 有 一個 通俗 的 名字 叫什 麽
叫做 巖 漿
所以 這個 巖 漿 到底 在 哪 呢
它 就是 在 地幔 的 中間 有 這 麽 一圈 軟流圈
有 這 麽 一圈 軟流圈 巖 漿
這個 巖 漿 它 是 可以 流動 的
但是 如果 你 再 往下走
它 可能 又 變成 巖 石 了
說 怎 麽 到底 下 它 又 變成 巖 石 了 呢
就是 因為 再 往下走 它 的 壓強 越來越 大 了
所以 它 可能 又 變成 巖 石 了
好 這 就是 地幔 的 結構
它 是 分 好幾層 的
其中 上層 是 巖 石 中間 有 一層 巖 漿
地核 又 是 什 麽 樣 的 結構 呢
如果 我們 把 地核 拿 出來 分析 一下 的話
你 會 發現 這個 地核 也 分為 兩個 部分
一個 部分 叫做 外核
這個 外核 它 是 熔融 狀態 的 金屬
熔融 其實 就是 液體
熔融 狀態 的 金屬
地核 是 由 鐵 和 鎳 等 金屬 構成 的
那 麽 在 很 高 的 溫度 下 它 就 熔化 了
所以 變成 熔融 狀態 金屬
這個 對於 地球 來講 很 有 意義 的
因為 有 這個 熔融 狀態 的 金屬 地核
所以 地球 才 能夠 產生 磁場
而 這個 磁場 也 保護 了 地面 上 的 生物
所以 這個 很 重要
還有 一個 叫 內核
這個 內核 因為 它 的 溫度 高 的 同時
它 壓強 又 太大 了
所以 它 又 變成 了 一個 固體 了
整個 是 個 固體 的 金屬 核
所以 整個 地球 的 結構 我們 就 介紹 完 了
那 麽 地球 其實 非常 像 一個 雞蛋 是 吧
它 那個 皮兒 非常 非常 的 薄
而且 還是 一個 敲碎 的 雞蛋 皮兒
然後 再 往 裏邊 地幔 就是 雞蛋清
再 往 裏邊 地核 這 就是 雞蛋黃 是 吧
好 那 我 明白 了 地球 的 結構 之後
我們 下面 就 可以 研究 一下
火山 到底 是 如何 形成 的 了
我們 大體上 可以 把 火山 的 形成 分為 三個 類型
第一個 類型 就是 在 兩個 板塊 接縫 的 位置
如果 兩個 板塊 遠離 的話 會 形成 一種 火山
咱們 來看 什 麽 意思
就是說 我們 地下 有 巖 漿
這個 巖 漿 會 出現 對流
什 麽 叫 對流 呢
就是 密度 小 的 上升 密度 大 的 下降
形成 了 這樣 的 一種 流動
如果 這 兩個 巖 漿 上面 分別 有 一個 板塊
左邊 的 這個 板塊 因為 巖 漿 的 流動
它 被 巖 漿 帶 著 就 往 哪 走
就 往 左 走 對 吧
右邊 的 這個 板塊 它 也 被 巖 漿 帶 著
它 就 往 哪 走 呢
它 就 往右 走
這 兩個 板塊 就 逐漸 分離 了
那 大家 想一想 這 兩個 板塊 一 分離
中間 那個 地殼 是不是 就 薄 了
它 薄 了 之後 壓不住 底下 這個 巖 漿 了
巖 漿 會 怎 麽 樣
就會 噴湧 而 出
帶動 周圍 的 石頭 氣體 一起 噴出來
形成 了 一個 火山 對 吧
這種 火山 是 由於 板塊 分離 造成 的
板塊 分離 它 造成 的 這樣 的 一種 火山
比較 常見 的 是 一種 海底 的 火山
叫做 大洋 中脊 或者 叫 洋中 脊
所以 說 大部分 的 火山 其實 都 是 在 海底 的
因為 板塊 的 分離 運動
然後 底下 的 這個 巖 漿 冒出來 是 吧
形成 了 這種 火山
大概 有 100 萬座 之多
地面 上 的 火山 其實 只有 1000 多座
但是 海 裏 的 火山 100 萬座 之多 是 吧
這些 個 火山 往往 是 連成 一串 的
一大堆 的 火山 一起 往外 冒 這個 巖 漿
好 那 麽 還有 一種
如果 你 在 陸地 上 形成 這種 效果
那 就 會 形成 裂谷
比如說 像 東非大裂谷
在 這樣 的 地方 比較 容易 形成 火山 和 地震
舉 一個 例子 吧
比較 典型 的 就是 冰島
冰島 就是 在 兩個 板塊 分離 的 地方
形成 的 這個 火山島
它 是 北美 板塊 和 歐亞大陸 板塊
中間 的 一個 分界線
這 兩個 板塊 彼此 分離
然後 火山 就 出現 了 形成 了 這個 冰島
冰島 全國 有 兩三百 座 的 火山
其中 好多 都 是 活火山
所以 這個 冰島 特別 容易 爆發 火山
而且 還有 地熱資源 也 很 豐富 是 吧
去 冰島 旅遊 的話 要 洗 溫泉
這是 因為 它 底下 有 很多 的 巖 漿
好 這 就是 第一種 情況
就是 這個 板塊 分離 造成 的 火山
那 第二種 情況 就是 正好 和 它 相反
就是 因為 板塊 聚合 形成 的 火山
咱們 看 假如 這裏 邊的 軟流圈 就是 巖 漿
它 的 對流 情況 是 這個 樣子 的
然後 上面 各有 一個 板塊
而且 這 兩個 板塊
還 一個 是 海洋 板塊 一個 是 大陸 板塊
比如說 左邊 的 這個
左邊 的 這個 假設 它 是 海洋 板塊
這個 海洋 板塊 它 的 位置 一般來講 是 比較 低 的
它 被 巖 漿 帶動 著 往右邊 走
而 右邊 的 這個 是 大陸 板塊
這 大陸 板塊 一般來講 是 比較 高 的
然後 它 被 這個 巖 漿 帶動 著 它 就 往左邊 走
結果 它們 倆 不 就 湊 到 一塊 去 了
湊 到 一塊 的 時候
因為 海洋 板塊 比較 低 大陸 板塊 比較 高
所以 海洋 板塊 就 會 鉆 到 大陸 板塊 底下 去
這種 現象 我們 稱 它 為 俯 沖
一旦 鉆 進去 了 之後
海洋 板塊 裏 含有 大量 的 水汽 的 石頭
就 會 進入 到 大陸 板塊 底下 的 巖 漿 處
這個 巖 漿 會 把 這個 石頭 熔化
這種 現象 我們 稱之為 重熔
在 重熔 的 過程 之中
因為 石頭 裏 含有 大量 的 水汽
這些 水汽 變成 了 水蒸氣
水蒸氣 就 會 使得 這個 巖 漿 的 壓強 變大
最後 上面 的 大陸 板塊 頂不住 了
這個 巖 漿 就 會 噴湧 而 出 形成 火山 對 不 對
這 就是 第二種 情況 的 火山
我們 就 稱 之 為 板塊 聚合
板塊 聚合 形成 的 火山
尤其 是 一個 海洋 板塊 和 一個 大陸 板塊
聚合 的 時候
海洋 板塊 被 大陸 板塊 底下 的 巖 漿 重熔 了
產生 大量 高壓 的 水蒸氣
最後 把 這個 大陸 板塊 給頂 出來
這種 情況 下 特別 容易 出現 海溝
比如說 著名 的 馬裏 亞納 海溝
海溝 就是 海洋 板塊 插入 大陸 板塊 裏邊 之後
形成 了 一個 溝 叫 海溝
除此之外 它還 容易 出現 火山島
容易 出現 在 俯 沖 帶 旁邊 或 有 火山島
比較 典型 的 例子
一個 是 日本
日本 它 是 處於 四個 板塊 的 接縫 的 位置
歐亞 板塊 北美 板塊
太平洋 板塊 菲律賓 板塊
所以 它 上面 有 很多 的 火山
還有 一個 就是 湯加
湯加 比較 神奇 的 地方 在於
雖然 湯加 不大 但是 它 是 一個 獨立 板塊
就是 地球 上 有 六七個 大 板塊
還有 一些 小 板塊 還有 很多 很 多個 微 板塊
這個 湯加 板塊 就是 一個 微 板塊
湯加 板塊 正在 俯 沖 到 太平洋 板塊 底下
所以 就 會 形成 這種 湯加 的 多 火山 的 這種 結構
好 這是 第二個 情況
那 麽 還有 第三種 情況
我們 稱之為 熱點 火山 熱點 火山
什 麽 叫 熱點 火山 呢
這個 熱點 火山 跟前 兩個 火山 不 一樣 的 地方 在於
前 兩種 火山 都 是 在 板塊 接縫 的 位置
要 麽 板塊 分離 要 麽 板塊 聚合
但是 熱點 火山 卻 不是
熱點 火山 就是 在 板塊 裏邊 形成 的
它 是 怎 麽 回事 呢
就是 底下 不是 有 巖 漿 嗎
這個 巖 漿 往 上 湧
形成 了 一種 叫做 地幔 柱 地幔 柱
這個 地幔 柱 就是 由 很多 的 巖 漿 往 上 湧 構成 的
一個 巖 漿 的 通道
然後 最終 頂破 地殼 噴湧 而 出
形成 了 一種 火山
那 麽 這種 火山 的 特點 是 什 麽 呢
因為 我們 知道 這個 地殼 是 在 移動 的
但是 這個 地幔 柱 是 因為 巖 漿 的 這個 位置 造成 的
所以 地幔 柱 它 其實 不 動
這樣一來 你 地殼 往前走 的話
開始 的 時候 這有 一個 小 火山
後來 過了 一段時間 地殼 往前走 了 熱點 沒有 動
所以 它 在 這又 形成 了 一個 火山
再 往前走 它 又 在 這兒 形成 了 火山
所以 像 這種 火山 往往 是 形成 一串 一串
是 因為 熱點 地區 沒有 動 但是 地殼 往前走 了
這種 火山 比較 典型 的
