火山与板块运动课件.ppt

1、火山火山與板塊運動火山與板塊運動我們已經了解，火山活動與板塊運動密不可分，現在我們就來瞧瞧到底什麼樣的板塊活動才會產生火山，而且產生的又是怎麼樣子的火山火山的形成主要發生在板塊擴張帶、交接帶與地殼裂縫帶，會造成火山島弧、海底火山、陸地火山等個類型火山。詳細區分如下 板塊擴張帶也就是所謂的洋脊，岩漿經由洋脊湧出，並在兩側形成新的板塊，當大量的岩漿湧出時便容易形成火山活動，因此洋脊帶常可見火山分布。例如大西洋中洋脊帶及印度洋中洋脊帶的火山。板塊隱沒帶兩個板塊接觸時，不斷的擠壓，較重的板塊就會掉落至較輕的板塊之下，這個作用稱之為隱沒作用，而發生隱沒作用的地方便稱之為隱沒帶，三種主要的板塊碰撞與隱沒作

2、用我們已經在先前做過說明，這裡就不再重複。當隱沒的板塊到達一定的深度時，高溫高壓使得岩石融化，在一次進入岩漿的循環，這個作用稱之為部分融熔(Partial melting)，這些岩漿沿著地殼的裂縫衝出地表，進行噴發，也就形成了火山。環太平洋帶及地中海帶的火山均屬此類。熱點當地函物質在固定的特定位置熔融，經地函柱上升至地表後，會在地殼上遺留下痕跡，稱之為熱點(Hotspot)。當板塊做水平移動時，經過熱點上便有火山生成，連接熱點為熱點鏈(Hotspot chain)，例如夏威夷火山島鏈與帝王島鏈。火環帶 許多火山位於大洋和大陸之間，屬於島弧與活動性的大陸邊緣帶。它們大部分分布於太平洋西緣、北緣以

3、及東部的大陸邊緣，在其上分布著數百個活動或休眠火山和數千個死火山，連起來就像一條由火山所組成帶子叫做火環。太平洋火環從南美洲安底斯山脈的智利起，向北經祕魯、中美洲墨西哥、美國西部喀斯山山脈、西北行至阿留申群島、堪察加、千島群島、日本、琉球、台灣、菲律賓、西里伯斯、新幾內亞、所羅門群島、新喀里多尼亞及紐西蘭等。這一條火環帶大致和環 太平洋地震帶相一致，可稱為地殼活動帶 Mobile Belt of Earth Crust。地下的岩漿庫連續 岩漿是一種暫時存於地殼內部的熔融物質，由於冷卻凝固而形成許多種類的火成岩。地球的內部溫度雖高，但因壓力也大，大部分地區的溫度多未超過熔點，岩石也就無法熔化，因

4、此在地底下並未存在著連續的岩漿層，只有在特殊環境與條件下，深處的岩石才可能熔融而產生岩漿。板塊運動根據板塊學說的觀點，岩漿活動與岩石圈板塊的活動有密切關係。地球表面及淺處部分可以分為若干個厚度約一百公里的大板塊。板塊包括地殼和地函上部，各板塊在其交接部分作相對運動：一個是互相分離的運動（發散），一種是一個板塊往另一個板塊作俯衝運動（收斂）。火山活動一般發生在板塊交接的地方或其附近，主要分成三部分：板塊發散：太平洋中洋脊、大西洋中洋脊及印度洋中洋脊的 火山均屬於此。板塊收斂：環太平洋帶及地中海喜馬拉雅山帶的火山均發生 在此附近。熱點：位於地函上部，在此可生成岩漿，當板塊做水平移動時，經過熱點上便

5、有火山生成，這樣連續發生會造成一系列的火山，而火山生成離熱點越遠者越老。如夏威夷火山群島。火山發生時間推斷用地層疊置定律和化石群次序定律，再以在地層中所含的化石作為相對時間的指準，我們可以把世界各地所見的沈積岩層按其時代老幼排列成一張標準地層柱狀剖面圖，老地層在下，新地層在上。地層柱狀剖面是根據所有已知地層中所含的化石和其他可以表示相對時間的證據，把這些地層依照時代先後上下排列起來的一張綜合的垂直柱狀圖。這柱狀圖不但可以表示地層的上下順序，也可以表示它們的時代老幼，不過不能表示每一地層的沈積要經過多少年代。地層層序的先後排列最早都以生物演化的各階段為準，用以劃分地層柱狀圖中不同時代的地層單位。

6、地層柱狀圖中的地層單位有大小等級的分別，由大至小依次為界、系、統、階。再根據這標準地層柱狀圖，可以劃分地質時間表。由大至小依次為代、紀、世、期。所以地層研究上有兩種單位，一是時間單位，一是地層單位。兩者前面採用同一名詞，但是後面的單位名稱各不相同。如石炭紀為一時間單位，但是石碳系是一地層單位，代表在石炭紀時候所造成的岩層或地層。這兩種單位的關係見左表。所以地層研究上有兩種單位，一是時間單位，一是地層單位。兩者前面採用同一名詞，但是後面的單位名稱各不相同。如石炭紀為一時間單位，但是石碳系是一地層單位，代表在石炭紀時候所造成的岩層或地層。火山形成成因 火山運動和地球內部熔融之流質，所帶動之板塊運動

7、有密切關係。板塊運動 地球表面及淺處部分可分為若干個大板塊。板塊包括地殼和地函上部，相當於岩石圈,約100公里厚.各板間在其板塊邊界做相對 運動：一是擴張（Divergence），一是隱沒（Convergence）；這就是板塊運動。火山活動一般發生在板塊交接的地方或其附近，主要分三部分：板塊擴張帶:太平洋脊帶、大西洋中洋脊帶及印度洋中洋脊帶的火山均屬於此。板塊隱沒帶:環太平洋帶及地中海帶的火山均發生在此附近。熱點:位於地函上部，在此可生成岩漿，當板塊做水平移動時，經過熱點上便有火山生成，這樣連續發生會造成一系列的火山，而火山生成離熱點越遠者越老。如夏威夷火山群島。而板塊運動使得岩漿生成並上昇，

8、流出地面造成火山。岩漿的生成和流出 火山活動是指地下深處的岩漿流至地面的現象。而我們所能看得到的火山活動，只是從岩漿流到地面上開始，到活動停止這一段期間的 各種現象而已。在地下進行的活動必須使用其它方法來推測。以下是有關岩漿地下活動：岩漿生成的場所：岩漿大部分產生於地殼下部至地函上部之間（大約20公里至200公里間），而多在地函上部中。岩漿生成的條件：地球內部溫度的分布，在地下200公里處的溫度，據估計在1200至1600左右。在這種溫度之下，該處的超基性矽酸鹽礦物大部分不會熔融。因為若熔融，溫度必須提高，不然矽酸鹽礦物的熔點就要降低。因此岩漿生成的原因有：溫度增高、含水量增多、壓力減低等。溫

9、度增高的方式有：地函內的熱對流，可使部分地函的溫度升高；某種應力加強而使部分地函的溫度升高。地函內壓力減少會使矽酸鹽礦物熔融點降低，地函內水分增多也會使矽酸鹽礦物的熔點降低等。地球各地岩漿生成的原因並不相同，即各地岩漿生成機制不同。海洋山脊下的岩漿、大陸邊緣下的岩漿、島弧下的岩漿及大陸下的岩漿，其生成機制都互有差異。岩漿的上升與成分變化：岩漿內的壓力若超過上蓋岩層的壓力時，岩漿就沿裂縫上升至地面。岩漿在上升期間，隨溫度及壓力的降低，部分礦物開始結晶，而岩漿成分也開始變化。結果流至地面上時，就生成各種火成岩。對於岩漿的上升機制和成分變化（分異作用）也有種種看法，如岩漿生成後直接上升至地表，?茼b

10、上升期間，岩漿成分有的會發生變化，有的不會發生變化；岩漿（原始岩漿）生成後開始上升，但在半途停留一段時間（形成所謂岩漿庫，Magma reservoir）後在上升至地表，在此情形下，岩漿成分在原始岩漿上升中、在岩漿庫中或第二次上升中都可能發生變化。至於岩漿的停留次數?M成分變化的場所可以做多種考慮。岩漿的生成和流出 火山活動是指地下深處的岩漿流至地面的現象。而我們所能看得到的火山活動，只是從岩漿流到地面上開始，到活動停止這一段期間的 各種現象而已。在地下進行的活動必須使用其它方法來推測。以下是有關岩漿地下活動：岩漿生成的場所：岩漿大部分產生於地殼下部至地函上部之間（大約20公里至200公里間）

11、，而多在地函上部中。岩漿生成的條件：地球內部溫度的分布，在地下200公里處的溫度，據估計在1200至1600左右。在這種溫度之下，該處的超基性矽酸鹽礦物大部分不會熔融。因為若熔融，溫度必須提高，不然矽酸鹽礦物的熔點就要降低。因此岩漿生成的原因有：溫度增高、含水量增多、壓力減低等。溫度增高的方式有：地函內的熱對流，可使部分地函的溫度升高；某種應力加強而使部分地函的溫度升高。地函內壓力減少會使矽酸鹽礦物熔融點降低，地函內水分增多也會使矽酸鹽礦物的熔點降低等。地球各地岩漿生成的原因並不相同，即各地岩漿生成機制不同。海洋山脊下的岩漿、大陸邊緣下的岩漿、島弧下的岩漿及大陸下的岩漿，其生成機制都互有差異。

12、岩漿的上升與成分變化：岩漿內的壓力若超過上蓋岩層的壓力時，岩漿就沿裂縫上升至地面。岩漿在上升期間，隨溫度及壓力的降低，部分礦物開始結晶，而岩漿成分也開始變化。結果流至地面上時，就生成各種火成岩。對於岩漿的上升機制和成分變化（分異作用）也有種種看法，如岩漿生成後直接上升至地表，?茼b上升期間，岩漿成分有的會發生變化，有的不會發生變化；岩漿（原始岩漿）生成後開始上升，但在半途停留一段時間（形成所謂岩漿庫，Magma reservoir）後在上升至地表，在此情形下，岩漿成分在原始岩漿上升中、在岩漿庫中或第二次上升中都可能發生變化。至於岩漿的停留次數?M成分變化的場所可以做多種考慮。世界火山的分布 火

13、山種類 火山一般的分類可以分為：活火山（Active volcanoes）:現在仍在不時活動 休眠火山（Dormant volcanoes):現在已停止活動,但是缺少侵蝕變化 死火山（Extinct volcanoes）在人類歷史上完全沒有活動記錄,也沒有活動跡象 不過休眠火山可以覺醒，死火山也可以復活，故如僅靠過去的記錄來區分它，未必十分正確。火山分布 世界上最主要的火山帶，係環繞太平洋的邊緣分布，號稱火環（Ring of Fire），計自南美洲安地斯山脈的智利起，向北經秘魯、中美洲墨西哥、美國西部卡斯凱德山脈（Cascade range）、西北行至阿留申群島、堪察加、千島群島、日本、琉球、

14、台灣、菲律賓、西里伯斯、新幾內亞、所羅門群島（Solomon Is.）、新喀里多尼（New Caledonia）、及紐西蘭等。這一條火環大致和環太平洋的地震帶相一致，可稱為地殼活動帶（Mobile Belt of Earth Crust）。除這一條主要火山地帶外，尚有其它六區：太平洋島嶼區包括夏威夷群島、及南美外海的加拉巴哥斯群島（Galapagos Is.屬厄瓜多爾）、侏恩費南迪諸小島（Juan Fernandez Isles，屬智利）。南洋赤道區包括帝文、爪哇、巴里及蘇門達腊諸島。印度西側阿拉伯地區、馬達加斯加島及東非洲裂谷火山群。地中海帶由土耳其極東的阿拉雷特峰（Mt.Ararat）起，

15、向西經義大利至大西洋上的亞速爾群島、坎奈群島（Canary Is.）等。西印度群島火山群。冰島及法羅群島等零星地區。火山噴發形式 夏威夷式(Hawaiian phase)此火山的噴發物為大量基性熔岩流，爆裂活動較少，熔岩自火山口流出，沿火山裂縫的斜坡向下慢流，形成火山岩燼。1942年夏威夷的末納洛亞(Mauna Loa)火山的爆發為此種火山範例。據麥克唐納(G.A.Macdonald)的描述，該火山的噴發，分三階段：熾熱熔岩噴出期：第一階段，共持續數小時，熔岩流堆積形成薄層的熔岩流或低丘。熔岩漫流期：本期火山口中仍陸續有熔岩流出，使熔岩層及低丘繼續加厚。噴氣期：本期火山已成強弩之末，只有氣體出

16、現，數量亦銳減。史沖包連式（Strombolian phase）義大利西西里島以北有黎八里群島，史沖包力火（Strombo-li）為該島群火山之一；本式火山的噴發自有史以來一直未停，所噴出的基性熔岩流體較少，酸性碎片物質較多，在空中形成黑煙狀雲，因經常有熾熱火焰噴出，故此火山有海上燈塔之稱 伏爾坎寧式（Vulcanian phase）伏爾坎諾亦為黎巴里群島火山之一，但它噴發的方式又和史沖包力火山不同，所噴發的物質富含黏性，一旦接觸空氣，易凝結成固體，故在兩次噴發之間，噴出的岩漿已凝結成硬殼，俟第二次噴發時又將凝成熔岩外殼衝裂成碎片，大量火山灰同大量氣體向上衝出，在空中形成黑色花椰菜狀雲，這種烏

17、雲在黑夜易甚黑暗，表示雲中物質並未白熱化，故缺乏亮光。皮連式（Neuees Ardentes）本式火山的噴發較為猛烈，所噴出的烏雲最為濃厚，噴發的物質黏性最大，一種極度灼熱細灰和較粗的岩石碎片，混合著熾熱的氣體，合成一種乳汁狀的物質，猛烈的向上衝去，形成白熱光芒的雲，此即著名的皮連雲，亦叫做火山雲。雲中物質極不穩定，黏性亦大，等到積聚稍厚，上浮力?洛H繼續支持它們在空中漂浮，加上重力的作用，乃以極大速度向下墜落，任何生物觸及均將死亡。(伍)火山伴生現象 火山伴生現象 火山熔岩 火山噴發，許多炙熱的碎片性物質隨之向外拋出，依其大小的不同，計有活山塊（Blocks）、火山彈（Bombs）、火山岩燼

18、（Scoriae）、火山礫（Lapilli）、火山灰（Volcanic ash）火山塵（Volcanic dust）等，這些炙熱的碎片性物質並不是皆由硬岩碎裂所形成的，其中有許多是由熔化?犖痔巧饃腔痕躓薽嶁陶t凝固所成，炙熱的碎片物沈澱於地表後，具有滲透性質易於透水，故其前緣可有泉水露出。火山噴出的熔岩依著地勢起伏而向下流動，隨流隨凝，其凝固的形式有兩種：I.繩狀熔岩層（Pahoehoe or Dermolithic soildofocation）熔岩凝結時彼此絞扭成繩狀，或依地勢坡度做掛氈狀（Tapestry），表面有褶皺，尚未凝固前，含有大量氣體向外擴散，故有人稱它為活熔岩（Live la

19、va）。火山口 火山口通常在山嶺中央者，可稱為主火口（Main crater），其在側面所形成得火山口叫副火口（Pareasitic crater），因一地火山噴發的次數不一，每次噴出的地點亦不完全相同，故往往一個火山有數個火山口。在夏威夷的盾狀火山上，有許多小窪池叫做火口穴（Volcanic sinks），此火山口主要是由地下岩漿柱低落坍塌所致，故屬陷落火山口。若一個火山口在另一個火山口內形成，叫做巢形火山口（Nested crater），此火山口的生成是先在一個以生成的火山口中噴發，使原來的火山口擴大，並在舊火山口內造成新的火山口及火山錐，隨後就又有部分坍陷下去，形成巢形。巢形火山和寄生火

20、山不同，若 在一個火山體的側旁亦即火山錐的斜坡上再有火山噴發，形成一個新的火山體，則這個新火山體就是寄生火山；例如陽明山上的紗帽山就是大屯火山的寄生火山，而巢形火山是在火山口內重新噴發所形成的。火山臼 過去對於火山臼的形成，一般認為是由於猛烈的火山噴發作用所形成的，但現在則認為陷落是其主因。威廉氏認為有些鍋狀火口是單獨由爆發作用所形成，不過它說這種鍋狀火口甚少，所成的面積亦小。一個火山不論其形狀如何，最初的生成都是由噴發作用開始，不過由於火山錐下方的 大量噴發後，導致下方空虛，因而引起錐頂陷落，迫使火山口範圍擴大，因而許多火山臼都是先由噴發，後由陷落的雙重作用所成，柯頓也認為威廉士和萬本米蘭（

21、Vam Bemmelan）等人所主張的鍋狀火口陷落說，應叫做爆發陷落說（Explosion-collapse theory）少數火山臼?可能純由沈降作用而成，在沈降以前或同時，並未有噴發作用伴見。大型的火山窪地如夏威夷群島上的莫納洛亞火山口及吉勞亞火山口，均是純粹由於岩漿柱向下低降，引起上層陷落而成，因之火山口四周常有斷層崖壁伴生，逐漸使火山火口穴壁擴大，形成大型的鍋狀火口。在沈降鍋狀火口中，有一種特殊形式，為鍋形沈降（Cauldron subsidence）。若有一塊近圓形的岩塊，沈陷於岩漿穴中，使岩漿受到擠壓而沿垂直裂隙上升，造成環狀岩牆，故在鍋狀火山口區可以發現有被蝕的環狀岩牆構造伴同存

22、在。火山構造窪地 一次火山噴發所噴出的浮石及熔岩物質，為量甚大，這些物質堆積於火山四周，增加對該地區地層的壓力，而地層下方因大量岩漿噴出，經此壓力遂更易於發生斷層或褶皺陷落，造成窪地。印尼蘇門答臘島上有一窪地，威廉式認為是因為大量浮石噴出，引起地層大規模的陷落所成，其中一?茬怳j的窪地，積水形成土巴湖（Lake Toba）。在火山錐的斜坡上，常有許多深溝窪地，稱為塹區（Sector Grabens），據推測乃是由於地下岩漿空虛，引起上方地塊向下發生斷層作用而成，若因斷層作用向側翼方面的移動較大，形成寬溝，則稱為火山溝（Volcanic rents）。結語 火山爆發是一種十分複雜的自然現象，我們目前所知非常有限。這份簡報裡，我們僅就火山的分布、形成原因和一些火山現象作簡略的描述，而火山噴發的機制，至今仍有待地質學者的努力 火山的噴發形式 火山噴發的形式和岩漿的黏度有很密切的關係，而岩漿的黏度則與二氧化矽的含量有關。也就是說，二氧化矽含量越高，岩漿的粘度越大，所以岩漿越不容易流 動，進而造成它所含的氣體越不容易散發。而當岩漿內氣體累積至足夠的 壓力時，就會形成爆炸式的噴發。換言之二氧化矽含量少的岩漿，粘度小，氣體較容易散出，因此噴發形 式較為溫和，我們稱這樣的噴發為寧靜式噴發。