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火山喷发怎么形成的儿童讲解(如何给孩子解释)

火山喷发怎么形成的儿童讲解(如何给孩子解释)当然,有的岩石需要更高的温度才熔化,比如玄武岩大概要接近1000℃才能熔化。例如花岗岩在800℃就能部分熔化,广场上地板砖,很多就是这种石头。岩浆、有通道、有动力。简单来说,岩浆就是熔化的岩石,就像熔化的冰淇淋,可以流动。那么岩石如何才能“熔化”呢?

火山喷发怎么形成的儿童讲解(如何给孩子解释)(1)

如何能给孩子解释明白,沉睡了很久的火山为什么会突然喷发?

不妨先让孩子思考一下:

地下的岩浆喷出地表形成火山,实现这个过程需要满足哪些条件?


火山喷发要具备三个条件:

岩浆、有通道、有动力。

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岩浆是什么?

简单来说,岩浆就是熔化的岩石,就像熔化的冰淇淋,可以流动。

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那么岩石如何才能“熔化”呢?

(1)增加温度这个好理解,就像冰淇淋一定要放在冰箱里,因为外面温度高,拿出来很快会化掉。给岩石“加热”到一定程度,岩石也会熔化。地球内部非常热,岩石埋的越深,它所处的环境就越热。一般来说,当温度达到800℃左右,很多岩石就能出现部分熔化了。

例如花岗岩在800℃就能部分熔化,广场上地板砖,很多就是这种石头。

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当然,有的岩石需要更高的温度才熔化,比如玄武岩大概要接近1000℃才能熔化。

海底大部分都是这种石头。

(2)减轻压力

岩石由许多小颗粒(原子)组成,这些原子紧紧地抱在一起。

固体的岩石,原子之间抱得非常紧,液态的岩石,也就是岩浆,原子之间抱得松散一些。

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要使坚硬的岩石“熔化”,就要使这些抱团的原子松散一些。地下的岩石,埋得越深,承担的压力就越大,原子们抱得就越紧。

就像小朋友上台演讲,你是第一个出场,你的压力可能很大,也就越紧张,但是上台讲了几句后,发现讲的不错,观众纷纷投来赞许的目光,你的压力就会减小,表现的就会越放松。

同样,降低岩石的压力,岩石也会“放松”——流动,松弛到一定程度就是熔化。

因此,在一定的温度条件下,压力降低,也可以促进岩石发生部分熔化,不过,一定要保证在足够的温度下。

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(上升、减压)

(3)加点水份

加入一些水,能使岩石更容易熔化,产生岩浆,因为水可以改变岩石熔点。就像冬天,环卫工人们会在雪地上撒盐,这样雪更容易熔化,因为盐能降低雪的熔点。

有时,海洋底板(大洋板片)钻到(俯冲)到另一个大陆下方,同时会把许多海洋的水带到地下深处。

这些岩石在较高的温度下,掺入许多水,就像蒸红薯,水蒸气的参与下,红薯逐渐变软,甚至内部能发生流动。

通常,蒸红薯比烤红薯省柴火,也就是蒸红薯需要较少的热量就能熟透。同样,岩石加水降低了自身熔点,更容易熔化。

打开世界地图,找到南美洲,目光落在西海岸的安第斯山脉。

安第斯山脉有许多火山,成串、成链式地分布在大海和陆地的边缘。在这里,大洋板片俯冲到大陆板块下方,升温,加水,上升减压,形成岩浆,喷出地表成为火山链。

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岩浆喷出的通道在哪里?

岩浆有了,但是它们还蛰伏在地下深处,想要上升到地表,需要有条通道。

有两种方式:

(1)见缝就钻

地壳中可能原本存在许多裂缝,例如断层和节理,这些裂缝可以成为岩浆移动的通道。

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(2)自力更生

湿热的岩浆自己撕开岩石,可以打开一条出路。

更多情况下是二者兼有岩浆可能四处游走,为的是挑一个薄弱的、好下手的地方,然后开拓一条路径,喷出地表,成为火山

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但更多的情况是,岩浆被堵在地下,不容易出来,因为还需要一些助力。

岩浆喷发的动力来自哪里?

岩浆有了,通道有了,那么深处的岩浆怎么才能上来呢有三种力:

(1)岩浆浮力塑料小黄鸭能漂浮在水面上,是因为塑料的密度更低。油能浮在水面上,也是因为油的密度比水低。

岩石熔化,先熔化出来的岩浆密度低,剩下的部分密度比较高。密度低的岩浆在浮力作用下,会向上“升起”

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(黄色部分可以理解成熔化出来的岩浆;灰色部分可以理解成熔剩下的部分)

上面谈到,很多岩浆是加入水之后形成的,加水后岩浆,整体密度也会降低,浮力增大。

在浮力作用下,越往上升,压力越小,上文已知降压能促进岩石熔化,因此上升过程也能促进岩浆进一步增加,形成湿热的上升岩浆流。

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但是,岩浆周围的石头可能比较硬,单靠浮力还不能完全升到地表。还需要给周围岩石一点压力。

(2)构造应力就像一个蟹黄流沙包,蟹黄流沙是岩浆,包子皮是周围的石头。正常情况下,蟹黄馅儿流不出来。但两个办法可以:一是用刀切、或是手撕一个小口子;二是用手挤压包子。

第一种对应断层触发的火山喷发。

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第二种是挤压褶皱触发的岩浆作用。

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(岩层被水平挤压成褶皱,出现空间,深处的岩浆容易补充到这些空间内)

(3)岩浆压力

但是,岩浆上升到地壳浅部,还不一定能喷发出来。尤其是早期喷发出来的熔岩,已经冷却成为坚硬的岩石,堵在火山口上。下面的岩浆被困在火山的“脖子”(火山颈)处,不断聚集。

有两种结局:

第一种岩浆没有喷出来,在火山颈处冷却结晶成为次火山岩。像这样的一根根树立的六棱柱(火山岩柱状节理),就是这种没喷出来就凉了的次火山岩。

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第二种是不断积累的岩浆,压力逐渐增加,将地表的火山锥撕碎,岩浆流出来。

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甚至有的岩浆可以使上面整个地表熔化、塌陷。

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有些岩浆比较浓稠,内部含有许多气体,例如水蒸气、二氧化碳、二氧化硫等。

岩浆越来越多,气体越剧越多,就会在巨大的压力发生爆炸,导致岩浆爆发

就像一瓶可乐,晃几下,气体增加,稍微松开瓶盖,就会喷薄而出——火山爆发

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总 结 一 下

1. 地下有岩浆活动,历史上曾经喷发过的火山,是活火山

2. 当地下深处岩石短时间内熔出许多岩浆,剧烈的岩浆活动,会导致火山喷发

3. 当岩浆积累的一定程度,形成足够的压力,火山有可能停止休眠,发生火山喷发;

4. 当岩石在构造力的作用下,出现松动、破裂,岩浆也会顺着流出来。

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拓 展“拔丝岩浆”

在夏威夷基拉韦厄火山,玄武岩岩浆被直径约10-30米的膨胀蒸汽泡撕裂,各帧之间的时间间隔约为0.2秒。岩浆被拉伸成片状,然后分解成细丝,细丝又分解成火山碎屑。

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摄影师:Bruce Omori |

这些岩浆凝固后的样子,被比作“Pele's hair and tear”,Pele的头发和眼泪(见下图),Pele是夏威夷神话中的火山女神

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本文作者:李传志

中国海洋大学地质学在读博士

在新疆、西藏、青海、甘肃、四川、陕西等地累计开展野外调查450余天,丰富的野外地质调查经历。

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