火山喷发的产物（粉红猫咪）是什么？

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2018年03月10日，日本新燃岳火山爆发，喷出一只跳跃的粉红猫咪！！！！

这个猫咪是什么？火山喷发的产物是什么？

为什么说新生代火山区在休眠期释放的温室气体规模不能忽视？

火山气体成分是怎样测试到的？

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火山喷发的产物是什么？

由于岩浆成分、岩浆中所含气体量的差异，火山按喷发类型或喷发方式的不同，形成了多种多样的喷发物——熔岩、火山碎屑岩、火山气体。

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喷发产物

熔岩

释放了大部分挥发分而喷出地表的岩浆，及由这种岩浆固结而成的岩石，称为熔岩。

熔岩的野外产状有以下五种类型：绳状熔岩、渣状熔岩、碎块熔岩、穹窿状熔岩、枕状熔岩。

在下部熔岩流动的作用下，呈半凝固状态的熔岩流表壳常形成波状、绳状特征，称为绳状熔岩（Pāhoehoe lava），岩浆黏度较小。一般分布在近火山口处，熔岩流表面光滑。熔岩流厚度较小，一般为0.2-2.0 m。

绳状熔岩（Pāhoehoe lava）

黑龙江五大连池火山区的绳状熔岩

夏威夷的绳状熔岩

黏度较大的玄武质岩浆在流动过程中被推挤、破碎并杂乱堆积形成渣状熔岩（‘A’ā lava）。一般分布在远离火山口处，表面粗糙，呈渣状或块状。熔岩流厚度较大，一般为2.0-10 m。

夏威夷的渣状熔岩

碎块熔岩流（Block lava flows）由巨厚熔岩流自碎形成，其成因与结壳-渣状玄武岩相仿，熔岩层巨厚(一般＞10m)，自碎碎块直径可达数米。

内蒙古大兴安岭阿尔山

五大连池的东、西龙门山

穹窿状熔岩（Lava domes），中酸性岩浆，多为英安质-流纹质。岩浆黏度高，仅分布在火山口附近。

2008-2010年Chaiten火山的喷发形成的流纹质穹窿状熔岩

穹窿状熔岩

圣海伦火山口的穹窿状熔岩

海底喷发的玄武质岩浆，冷却时具有典型的针状构造，由此形成的熔岩为枕状熔岩（Pillow lava）。

枕状熔岩（Pillow lava）

熔岩地貌

火山地貌（左下）和火山湖剖面图（右上）

熔岩地貌 — 火山锥 (Volcanic cone)

菲律宾的马荣火山的火山锥

熔岩地貌 — 熔岩湖、熔岩喷泉

基拉韦厄火山高达450米的熔岩喷泉

熔岩地貌 — 熔岩瀑布

熔岩地貌 — 柱状节理 (Columnar jointing)

厚大的熔岩流，其冷凝收缩节理可形成颇为壮观的柱状节理。

北爱尔兰北海岸的柱状节理

美国猛犸山火山柱状节理

在北爱尔兰巨人石道岬的柱状节理

熔岩地貌 — 熔岩碟、喷气锥

含挥发分的基性岩浆溢流到靠近水域的地区时与地下水作用形成火山气体和水蒸气构成的混合气体，气体冲破表层间歇溢出时，带动熔岩外掀堆叠在喷气孔周围形成喷气锥。

五大连池的熔岩碟

五大连池的喷气锥

熔岩地貌 — 熔岩台地 (Lava platform)

含SiO2较低的基性或玄武质岩浆，因其低粘度而易于流动，可形成宽阔的熔岩台地。

内蒙古锡林郭勒的熔岩台地

美国哥伦比亚高原的熔岩台地

熔岩地貌 — 熔岩隧道 (Lava tube)

当熔岩流表面冷却凝固，而其下的岩浆仍在流动，没有新喷出的岩浆补充时，岩浆流尽后形成长形空洞，成为熔岩隧道。

加利福尼亚的瓦朗蒂娜熔岩隧道

位于夏威夷火山国家公园的瑟斯顿熔岩隧道

熔岩地貌 — 熔岩三角洲 (Lava delta)

熔岩三角洲通常与大规模喷发的式玄武岩有关。

基拉韦厄的卡莫阿摩熔岩三角洲

皮克岛的熔岩三角洲

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喷发产物

火山碎屑岩

火山喷发特别是爆炸喷发和熔岩喷泉喷发，在近地表的岩浆通道中，岩浆已被起泡化和碎屑化，这时喷出的固态或液态岩浆就是大小不等、形态各异的岩浆碎屑物。按照其喷发时粒径、直径大小可分为：火山弹、火山块、火山砾、火山灰。

分布在火山口附近，平均直径大于 64 mm，若为塑性称为火山弹。炽热的岩浆被抛向空中，在空中旋转并发生不同程度的冷却和固结。落地后形成不同形态的火山弹(Volcanic bomb)，其形态与落地前的固结程度有关。

纺锤形火山弹

火山弹

面包壳状火山弹

“面包皮”火山弹，法国

日本东京自然科学博物馆的各种火山弹

分布在火山口附近，平均直径大于 64 mm，若为刚性称为火山块 (Volcanic block)。自喷发到落地都是固态的岩石碎块，多为棱角状，有时也呈圆状或次圆状。

粒径介于2.0-64mm的塑性或刚性火山碎屑物。岩浆喷发时可以是液态，也可以是固态。渣状沉积物的主要组成物质。流动性较强的玄武质岩浆被抛至空中，快速冷凝，形成结构特殊的火山砾 (Lapillus)。

粒径大小小于 2 mm的火山碎屑称为火山灰 (Volcanic ash)，它多由火山玻璃、火山岩石和细小晶体碎屑组成。

鸭绿江峡谷中的火山灰堆积

2010年04月17日，艾雅法拉火山喷发的火山灰

来自圣海伦火山的火山灰颗粒。

1980年喷发的华盛顿圣海伦火山灰显微镜图像

火山喷发的遗迹——

碳化木 (Charcoal)

镜泊湖火山喷发形成的碳化木

长白山火山喷发形成的碳化木

火山喷发的遗迹——

熔岩树 (Lava tree)

夏威夷的熔岩树

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喷发产物

火山气体

火山气体(指火山喷发进入大气圈甚至平流层的气体)是全球气候变化的重要驱动因子之一 ,主要包括 H2O、 CO2、 CI、 F 、S、CH4等气体 ,它们在火山喷发过程中进入大气圈(甚至平流层)后, 不仅可以导致气候与环境快速变化, 而且还能造成严重的火山灾害。

2006年奥古斯丁火山爆发，火山灰进入大气层

1980年圣海伦斯火山喷发

2001年 Etna 火山喷发

圣海伦火山爆发

火山气体造成的影响主要表现在对臭氧层的破坏、导致地表气温的骤然变化、造成大面积生物突然死亡等方面。火山气体的成分不同导致的气候与灾害效应也不尽相同 。

火山喷发的示意图

火山硫化物气体导致温度降低并且形成酸雨。火山喷出的硫化物气体形成硫酸盐气溶胶，降低太阳辐射到达地表的总量，引起“阳伞效应”，导致地表温度降低。

1783年Laki火山喷发导致地表温度降低（黄色区域是火山爆发的时期）

在历史时期主要的火山喷发与温度降低的关系

火山活动对地表温度的影响不仅在火山喷发附近，而且还会发生在较远的地区。

火山卤化物气体破坏臭氧层和生态环境，火山气体影响臭氧层的原理：Cl+O3—ClO+O2；ClO+O—Cl+O2。

火山喷出的温室气体导致大气圈温室气体浓度上升，地表温度上升。

1990年阿拉斯加火山喷发出的温室气体

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为什么说新生代火山区在休眠期释放的温室气体规模不能忽视？

在火山学中，以是否有岩浆喷出( 或溢流) 地表为标准，火山活动可被划分为喷发期与间歇期。

喷发期火山活动( 特别是中酸性岩浆喷发) 能够以喷发柱的形式向大气圈释放大量温室气体。火山活动期喷出的温室气体特征是喷出速率快、时间短、总量相对较小，对环境影响严重。

1980年圣海伦斯火山喷发——火山喷发期

尽管间歇期火山没有岩浆喷出( 或溢流) 地表，温室气体仍可通过火山区内出露的土壤微渗漏、温泉与喷气孔等向大气圈释放。火山休眠期温室气体释放特征是喷出速率较小、时间长、总量大，对环境影响深远。

喷气孔主要分布在火山锥和火山口附近， 喷出的气体较剧烈，以水蒸气、CO2、SO2、H2S 等为主。火山间歇期向大气圈输送的温室气体主要以火山喷气孔的形式排放，其排放量取决于：火山区面积、热流值、喷气口（或热泉）数量与温度、气体成分与通量。

火山喷气孔——火山间歇期

土壤微渗漏气体是沿着火山锥及火山底部的微裂隙释放的气体。

微渗漏——火山间歇期

温泉主要通过两种方式向大气圈释放温室气体，即温泉气泡逸出气体及温泉水逸出气体。

火山温泉——火山间歇期

火山喷发间歇期的火山气体

二氧化碳从玛珥湖中溢出

目前, 欧洲休眠火山向大气圈中输送的CH4气体总量：每年为105吨。相当于全球森林大火或野生动物释放的温室气体总量。

意大利地中海西部地区岩石圈-软流圈火山成因的CO2排放通量一年高达70 Mt, 超过了目前意大利全国的年CO2排放通量。

美国黄石公园火山区向大气圈输送CO2气体：每年1.5×105吨。

近期国外对火山喷出气体研究获得的新认识

火山区不仅在火山喷发期向大气圈输送大量的（温室）气体，而且在火山间歇期（如美国黄石火山公园）也向大气圈输送大量的（温室）气体；并且后者的总量远高于前者。

相比于火山喷发期，间歇期温室气体的释放速率较低， 但由于间歇期持续时间更长、面积更大，其释放的温室气体总量不容小视。

火山休眠期温室气体排放的原理示意图

处于间歇期的火山区之下的岩浆囊周围保持高温状态，形成干热岩体系，使火山区的地下水被不断加热、上升、形成火山喷气孔，持续向大气圈输送气体（包括温室气体）。其主要的热动力来源于火山区下部的高温岩浆房。

与国外相比，我国新生代火山区的温室气体释放通量及成因的研究程度较低。迄今为止， 关于我国大陆新生代(活) 火山区间歇期温室气体释放通量的定量研究仍相对较少。

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火山气体成分是怎样测试到的？

目前研究火山气体成分的方法有两类 :一类为仪器直接测量 , 即利用TOMS 卫星对正在喷发的火山进行气体成分的测量。

用航空器直接测量火山气体

另一类是通过测定火山喷出的岩浆斑晶内岩浆包裹体的挥发分组成，结合喷发物体积 ，获得火山喷出气体的成分与总量 ，这一方法通称为“岩石学方法”。

显微镜单偏光图像。

利用岩浆包裹体，测定火山喷发前气体含量。

显微镜正交偏光下火山岩中斑晶及其包裹体

火山喷发后气体含量＝基质玻璃的气体含量

前者只能研究现代喷发的活火山，并且耗资昂贵，而后者的应用范围较广，适用于各个时代的火山喷发，近几年随着对岩浆包裹体挥发分测试的高精度 、超微区手段的不断完善 ,越来越显示出其巨大的潜力和发展前景。

我国活火山区温室气体释放的规模及其成因是什么呢？

火山是怎么喷发的？喷发的原因是什么呢？

下期见

图片及资料来源：

[1]郭正府，中国科学院地质与地球物理研究所，《火山学》课件；

[2]郭正府,张茂亮,成智慧,张丽红,刘嘉麒.中国大陆新生代典型火山区温室气体释放的规模及其成因[J].岩石学报,2014,30(11):3467-3480;

[3]郭正府,刘嘉麒.火山气体的成分和总量研究[J].地学前缘,2002(02):359-364;

[4]维基百科；

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美术编辑：张志越

校 对：黄志伟

公众号：中科院地质地球所

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