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這些一層層冷卻下來的有通孔結構的巖石層和土層共同組成了有通孔結構的地殼,地殼的通孔構造保證了地球內外的物質能量的正常交換。在地殼的長期演化中,由于地層的移動、推擠、抬升、變厚和火山爆發等多種原因,使地質變形,有些地方地層的通氣功能被削弱,甚至喪失通氣功能,但地殼的總體結構和通氣功能不會有太大的改變。
2 地下熱氣與火山爆發
2.1 火山的成因
2.1.1火山爆發的基本原理
火山爆發的基本原理就是高壓鍋式的熱氣膨脹。
2.1.2火山形成的三個基本條件
火山形成的三個基本條件:一是地殼底層能夠形成聚集熱氣體的大氣泡或大拱洞;二是地殼底層大量高熱氣體在大氣泡中的繼續聚集和被加熱,三是地殼從底層到表層的不同形式的通孔立體網狀結構。
地殼底層空洞或拱洞的產生的幾種情況:第一,地殼移動造成地殼底層被推擠,抬升而形成拱洞;第二,地殼底層巖漿凝結成固體巖土層時,因巖漿里面含有氣泡而使凝結后的巖土層里存在空洞;第三,地殼底層下面的高熱流體產生的熱氣體向上推動較疏軟的地殼底層而形成拱洞。
各種熱氣體物質形態在地殼底層中形成很多熱氣泡,或在地殼底層的拱洞里大量聚集起來形成大熱氣泡,熱氣泡下面的高熱流體不斷向它增補熱氣體,并繼續加熱,使大熱氣泡不斷繼續擴大和膨脹,各種熱氣體混合構成的大熱氣泡就成為易燃易爆的、隨時準備爆炸的火藥庫。
地殼的通孔結構,使在地殼底層的大空洞或拱洞里聚集的高熱高壓熱氣膨脹擴大空間變得較容易,并且,熱氣泡可以順著地層通孔、裂縫、空洞不斷地由里向外地面膨脹、推動、擴展,打通從地殼底層到地表的通道,最后,沖開地面噴出熱氣體和巖漿,形成火山噴發。
2.1.3火山的爆發
地殼底層下面的高熱流體內含有的各種物質,如h、o、cl、c等氣體形態被釋放出來,逐漸推動地殼底層的軟巖漿形成大熱氣泡,或在地殼底層的拱洞中大量聚集起來,形成大熱氣泡;另外,高熱流體物質與其他物質進行化學反應生成各種化合物的氣體形態,如h2 o、co2、n2、hc、hcl等氣體化合物,在孔洞聚在一起,形成混合熱氣泡。高熱流體不停地的運動和進行化學反應,大量的各種熱氣體被不停地創造出來,不斷得到加熱和氣體補充的熱氣泡向四周膨脹,擴大空間變成大熱氣泡,或多個小熱氣泡在膨脹擴大中合并成一個大熱氣泡,大熱氣泡順著巖土層的裂縫或空穴不斷向上伸展膨脹擴大,沖出一條或多條從大熱氣泡到地表的通道。地殼底層下面高熱流體的加熱和地殼的地層重量的壓力作用下,大熱氣團處于高熱高壓的狀態,當其能量的膨脹力積累到能順著它已沖開的通道沖出地面時,高熱氣體就會從這個通道噴涌而出,大氣泡下面受高壓的熱巖漿流體也跟隨其后,噴出地面,這就是火山爆發。
2.2 不同時期火山的一些特征
2.2.1地球早期火山的一些特征
總體來說,地球早期的地殼巖土層比較薄,溫度比較高,質地也比較軟,韌性比較大,較容易彎曲,地殼移動時,巖土層受推擠容易彎曲而在底層下面也較容易形成拱洞。地殼底層下面的高熱流體物質在運動中與其外面壓進的物質進行化學反應,生成各種熱氣體物質,這些熱氣體在地殼底部形成很多熱氣泡,或在地殼底部的拱洞之中大量聚集成大熱氣泡,或多個小熱氣泡在膨脹中合成一個大熱氣泡,大熱氣泡向周圍膨脹擴大,向上沖開較薄的地殼表層,熱氣與熱巖漿從地下噴涌而出,向地面推積熱巖漿,就形成了火山。
當時的地殼較薄,受壓的熱氣泡容易沖開地殼表面,當熱氣泡沖開地殼噴涌而出時,下面的高熱巖漿簇擁著熱氣一起噴出,堆集成山,冷卻后成為巖石山。因此,此時的火山有以下明顯的特征:火山持續的時間也較短;火山爆發很少出現反復噴氣的現象;火山沒有明顯的火山口,一座火山就是一堆實心的巖漿,變成一座實心的山峰(含有氣泡的巖漿,冷卻后有山洞);地面溫度較高,火山爆發非常頻繁,大部分陸地表面都能爆發火山。
2.2.2地球現階段火山的一些特征
現階段火山的一些特征有:1)現階段火山爆發的次數少,間隔的時間長。原因是:第一,現階段地球內部的地熱量已大大減少,地殼也大大增厚了,在地殼底層的拱洞里聚集的大量的高熱氣泡,積累足夠的膨脹力來沖破厚厚的地殼巖土層,并不很容易;第二,厚厚的地殼巖土層的地質結構是一個有很多小通氣孔和小空洞組成的立體網狀結構,它有很多空間可以吸收和容納很多高熱流體釋放或進行化學反應生成的熱氣體,對已形成的大高熱氣泡的膨脹力還有緩沖的作用,要形成強大的足以爆發火山的大高熱氣泡,需要較長時間的能量積累。