火山噴發的產物是什麼？
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喵喵
2018年03月10日，日本新燃岳火山爆發，噴出一隻跳躍的粉紅貓咪！！！！
這個貓咪是什麼？火山噴發的產物是什麼？
為什麼說新生代火山區在休眠期釋放的溫室氣體規模不能忽視？
火山氣體成分是怎樣測試到的？
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火山噴發的產物是什麼？
由於岩漿成分、岩漿中所含氣體量的差異，火山按噴發類型或噴發方式的不同，形成了多種多樣的噴發物——熔岩、火山碎屑岩、火山氣體。
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噴發產物
熔岩
釋放了大部分揮發分而噴出地表的岩漿，及由這種岩漿固結而成的岩石，稱為熔岩。
熔岩的野外產狀有以下五種類型：繩狀熔岩、渣狀熔岩、碎塊熔岩、穹窿狀熔岩、枕狀熔岩。
在下部熔岩流動的作用下，呈半凝固狀態的熔岩流錶殼常形成波狀、繩狀特徵，稱為繩狀熔岩（Pāhoehoe lava），岩漿黏度較小。一般分布在近火山口處，熔岩流表面光滑。熔岩流厚度較小，一般為0.2-2.0 m。
繩狀熔岩（Pāhoehoe lava）
黑龍江五大連池火山區的繩狀熔岩
夏威夷的繩狀熔岩
黏度較大的玄武質岩漿在流動過程中被推擠、破碎並雜亂堆積形成渣狀熔岩（『A』ā lava）。一般分布在遠離火山口處，表面粗糙，呈渣狀或塊狀。熔岩流厚度較大，一般為2.0-10 m。
夏威夷的渣狀熔岩
碎塊熔岩流（Block lava flows）由巨厚熔岩流自碎形成，其成因與結殼-渣狀玄武岩相仿，熔岩層巨厚(一般＞10m)，自碎碎塊直徑可達數米。
內蒙古大興安嶺阿爾山
五大連池的東、西龍門山
穹窿狀熔岩（Lava domes），中酸性岩漿，多為英安質-流紋質。岩漿黏度高，僅分布在火山口附近。
2008-2010年Chaiten火山的噴發形成的流紋質穹窿狀熔岩
穹窿狀熔岩
聖海倫火山口的穹窿狀熔岩
海底噴發的玄武質岩漿，冷卻時具有典型的針狀構造，由此形成的熔岩為枕狀熔岩（Pillow lava）。
枕狀熔岩（Pillow lava）
熔岩地貌
火山地貌（左下）和火山湖剖面圖（右上）
熔岩地貌 — 火山錐(Volcanic cone)
菲律賓的馬榮火山的火山錐
熔岩地貌 — 熔岩湖、熔岩噴泉
基拉韋厄火山高達450米的熔岩噴泉
熔岩地貌 — 熔岩瀑布
熔岩地貌 — 柱狀節理(Columnar jointing)
厚大的熔岩流，其冷凝收縮節理可形成頗為壯觀的柱狀節理。
北愛爾蘭北海岸的柱狀節理
美國猛獁山火山柱狀節理
在北愛爾蘭巨人石道岬的柱狀節理
熔岩地貌 — 熔岩碟、噴氣錐
含揮發分的基性岩漿溢流到靠近水域的地區時與地下水作用形成火山氣體和水蒸氣構成的混合氣體，氣體衝破表層間歇溢出時，帶動熔岩外掀堆疊在噴氣孔周圍形成噴氣錐。
五大連池的熔岩碟
五大連池的噴氣錐
熔岩地貌 — 熔岩台地 (Lava platform)
含SiO2較低的基性或玄武質岩漿，因其低粘度而易於流動，可形成寬闊的熔岩台地。
內蒙古錫林郭勒的熔岩台地
美國哥倫比亞高原的熔岩台地
熔岩地貌 — 熔岩隧道 (Lava tube)
當熔岩流表面冷卻凝固，而其下的岩漿仍在流動，沒有新噴出的岩漿補充時，岩漿流盡後形成長形空洞，成為熔岩隧道。
加利福尼亞的瓦朗蒂娜熔岩隧道
位於夏威夷火山國家公園的瑟斯頓熔岩隧道
熔岩地貌 — 熔岩三角洲 (Lava delta)
熔岩三角洲通常與大規模噴發的式玄武岩有關。
基拉韋厄的卡莫阿摩熔岩三角洲
皮克島的熔岩三角洲
02
噴發產物
火山碎屑岩
火山噴發特別是爆炸噴發和熔岩噴泉噴發，在近地表的岩漿通道中，岩漿已被起泡化和碎屑化，這時噴出的固態或液態岩漿就是大小不等、形態各異的岩漿碎屑物。按照其噴發時粒徑、直徑大小可分為：火山彈、火山塊、火山礫、火山灰。
分布在火山口附近，平均直徑大於 64 mm，若為塑性稱為火山彈。熾熱的岩漿被拋向空中，在空中旋轉並發生不同程度的冷卻和固結。落地後形成不同形態的火山彈(Volcanic bomb)，其形態與落地前的固結程度有關。
紡錘形火山彈
火山彈
麵包殼狀火山彈
「麵包皮」火山彈，法國
日本東京自然科學博物館的各種火山彈
分布在火山口附近，平均直徑大於 64 mm，若為剛性稱為火山塊(Volcanic block)。自噴發到落地都是固態的岩石碎塊，多為稜角狀，有時也呈圓狀或次圓狀。
粒徑介於2.0-64mm的塑性或剛性火山碎屑物。岩漿噴發時可以是液態，也可以是固態。渣狀沉積物的主要組成物質。流動性較強的玄武質岩漿被拋至空中，快速冷凝，形成結構特殊的火山礫(Lapillus)。
粒徑大小小於 2 mm的火山碎屑稱為火山灰(Volcanic ash)，它多由火山玻璃、火山岩石和細小晶體碎屑組成。
鴨綠江峽谷中的火山灰堆積
2010年04月17日，艾雅法拉火山噴發的火山灰
來自聖海倫火山的火山灰顆粒。
1980年噴發的華盛頓聖海倫火山灰顯微鏡圖像
火山噴發的遺迹——
碳化木 (Charcoal)
鏡泊湖火山噴發形成的碳化木
長白山火山噴發形成的碳化木
火山噴發的遺迹——
熔岩樹 (Lava tree)
夏威夷的熔岩樹
03
噴發產物
火山氣體
火山氣體(指火山噴發進入大氣圈甚至平流層的氣體)是全球氣候變化的重要驅動因子之一 ,主要包括 H2O、 CO2、 CI、 F 、S、CH4等氣體 ,它們在火山噴發過程中進入大氣圈(甚至平流層)後, 不僅可以導致氣候與環境快速變化, 而且還能造成嚴重的火山災害。
2006年奧古斯丁火山爆發，火山灰進入大氣層
1980年聖海倫斯火山噴發
2001年 Etna 火山噴發
聖海倫火山爆發
火山氣體造成的影響主要表現在對臭氧層的破壞、導致地表氣溫的驟然變化、造成大面積生物突然死亡等方面。火山氣體的成分不同導致的氣候與災害效應也不盡相同 。
火山噴發的示意圖
火山硫化物氣體導致溫度降低並且形成酸雨。火山噴出的硫化物氣體形成硫酸鹽氣溶膠，降低太陽輻射到達地表的總量，引起「陽傘效應」，導致地表溫度降低。
1783年Laki火山噴發導致地表溫度降低（黃色區域是火山爆發的時期）
在歷史時期主要的火山噴發與溫度降低的關係
火山活動對地表溫度的影響不僅在火山噴發附近，而且還會發生在較遠的地區。
火山鹵化物氣體破壞臭氧層和生態環境，火山氣體影響臭氧層的原理：Cl+O3—ClO+O2；ClO+O—Cl+O2。
火山噴出的溫室氣體導致大氣圈溫室氣體濃度上升，地表溫度上升。
1990年阿拉斯加火山噴發出的溫室氣體
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為什麼說新生代火山區在休眠期釋放的溫室氣體規模不能忽視？
在火山學中，以是否有岩漿噴出( 或溢流) 地表為標準，火山活動可被劃分為噴發期與間歇期。
噴發期火山活動( 特別是中酸性岩漿噴發) 能夠以噴發柱的形式向大氣圈釋放大量溫室氣體。火山活動期噴出的溫室氣體特徵是噴出速率快、時間短、總量相對較小，對環境影響嚴重。
1980年聖海倫斯火山噴發——火山噴發期
儘管間歇期火山沒有岩漿噴出( 或溢流) 地表，溫室氣體仍可通過火山區內出露的土壤微滲漏、溫泉與噴氣孔等向大氣圈釋放。火山休眠期溫室氣體釋放特徵是噴出速率較小、時間長、總量大，對環境影響深遠。
噴氣孔主要分布在火山錐和火山口附近， 噴出的氣體較劇烈，以水蒸氣、CO2、SO2、H2S 等為主。火山間歇期向大氣圈輸送的溫室氣體主要以火山噴氣孔的形式排放，其排放量取決於：火山區面積、熱流值、噴氣口（或熱泉）數量與溫度、氣體成分與通量。
火山噴氣孔——火山間歇期
土壤微滲漏氣體是沿著火山錐及火山底部的微裂隙釋放的氣體。
微滲漏——火山間歇期
溫泉主要通過兩種方式向大氣圈釋放溫室氣體，即溫泉氣泡逸出氣體及溫泉水逸出氣體。
火山溫泉——火山間歇期
火山噴發間歇期的火山氣體
二氧化碳從瑪珥湖中溢出
目前, 歐洲休眠火山向大氣圈中輸送的CH4氣體總量：每年為105噸。相當於全球森林大火或野生動物釋放的溫室氣體總量。
義大利地中海西部地區岩石圈-軟流圈火山成因的CO2排放通量一年高達70 Mt, 超過了目前義大利全國的年CO2排放通量。
美國黃石公園火山區向大氣圈輸送CO2氣體：每年1.5×105噸。
近期國外對火山噴出氣體研究獲得的新認識
火山區不僅在火山噴發期向大氣圈輸送大量的（溫室）氣體，而且在火山間歇期（如美國黃石火山公園）也向大氣圈輸送大量的（溫室）氣體；並且後者的總量遠高於前者。
相比於火山噴發期，間歇期溫室氣體的釋放速率較低， 但由於間歇期持續時間更長、面積更大，其釋放的溫室氣體總量不容小視。
火山休眠期溫室氣體排放的原理示意圖
處於間歇期的火山區之下的岩漿囊周圍保持高溫狀態，形成乾熱岩體系，使火山區的地下水被不斷加熱、上升、形成火山噴氣孔，持續向大氣圈輸送氣體（包括溫室氣體）。其主要的熱動力來源於火山區下部的高溫岩漿房。
與國外相比，我國新生代火山區的溫室氣體釋放通量及成因的研究程度較低。迄今為止， 關於我國大陸新生代(活) 火山區間歇期溫室氣體釋放通量的定量研究仍相對較少。
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火山氣體成分是怎樣測試到的？
用航空器直接測量火山氣體
另一類是通過測定火山噴出的岩漿斑晶內岩漿包裹體的揮發分組成，結合噴發物體積 ，獲得火山噴出氣體的成分與總量 ，這一方法通稱為「岩石學方法」。
顯微鏡單偏光圖像。
利用岩漿包裹體，測定火山噴發前氣體含量。
顯微鏡正交偏光下火山岩中斑晶及其包裹體
火山噴發後氣體含量＝基質玻璃的氣體含量
前者只能研究現代噴發的活火山，並且耗資昂貴，而後者的應用範圍較廣，適用於各個時代的火山噴發，近幾年隨著對岩漿包裹體揮發分測試的高精度 、超微區手段的不斷完善 ,越來越顯示出其巨大的潛力和發展前景。
我國活火山區溫室氣體釋放的規模及其成因是什麼呢？
火山是怎麼噴發的？噴發的原因是什麼呢？
下期見
圖片及資料來源：
[1]郭正府，中國科學院地質與地球物理研究所，《火山學》課件；
[2]郭正府,張茂亮,成智慧,張麗紅,劉嘉麒.中國大陸新生代典型火山區溫室氣體釋放的規模及其成因[J].岩石學報,2014,30(11):3467-3480;
[3]郭正府,劉嘉麒.火山氣體的成分和總量研究[J].地學前緣,2002(02):359-364;
[4]維基百科；
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