火成火山岩

火山岩是一种特定类型的火成岩，当地下岩浆突破地表并在地表环境中凝固时形成。对火山岩的研究有助于了解过去乃至未来可能发生的火山活动。

岩浆是地球内部产生的熔融岩石，温度范围通常在800至1,200 °C之间。岩浆的生成主要有三种机制：热量增加、挥发性物质加入或减压。这些不同的熔融方式会产生不同类型的岩浆，从而形成具有不同喷发方式和结构的火山。本视频将使用石蜡在小尺度上模拟不同类型的熔岩沉积，并通过基于CO₂的演示展示不同类型的火山喷发。

与低黏度、低挥发分含量的岩浆通常产生最平静的喷发相比，高黏度且富含挥发分的岩浆往往会产生最强烈的爆炸性喷发。

在平静型喷发中，熔岩从火山侧面或裂隙中流出。熔岩流通常移动缓慢，因此可能造成财产损失，但很少导致人员伤亡。相反，更剧烈的喷发会将岩浆、岩石和气体以统称为"火山碎屑物质"的形式从火山中喷射出来。

地幔的类型及其熔融程度均会影响岩浆的成分。由此形成的岩浆将进一步影响所产生的火山类型以及所观察到的喷发方式。

一般来说，黏性较高的岩浆成分上更偏长英质，通常由大陆地壳或大陆岩石圈熔融形成；而黏性较低的岩浆通常为镁铁质，多在洋壳岩石圈或软流圈地幔熔融过程中形成。有关长英质与镁铁质岩石的更多信息，请参见本合集中关于火成岩的其他视频。

火山通常由熔岩长期连续堆积而成。高黏性熔岩形成高耸、陡峭的结构，称为层状火山（成层火山）；而流动性强的熔岩在凝固前可流动更远距离，形成低矮、平缓的结构，称为盾状火山。

现在我们已经了解了岩浆生成、堆积及火山喷发背后的基本概念，接下来让我们看看这些过程如何在实验室中进行模拟。

第一个实验演示了宁静式喷发与爆炸式喷发。首先，取一个细颈塑料容器，加入约半瓶温水。为模拟火山结构，用油灰或面团将瓶子埋住，仅留瓶口露出。接着，加入大约4茶匙小苏打。

向瓶中倒入醋，直至开始产生气泡。加入染料可提高喷发过程的可见度。若要模拟宁静式喷发，保持瓶口敞开；若要模拟剧烈喷发，则用瓶塞封住瓶口。

在宁静式喷发中，部分物质向外流动，类似于熔岩流。流动物的泡沫状特征让人联想到富含挥发性成分的熔岩。

大多数火山喷发都与挥发性物质的释放有关。那些特别剧烈的喷发通常伴随着大量挥发性物质的逸出。在封口的容器中，初始喷发会产生类似火山碎屑的物质，被抛射到火山锥上方的空中。这也说明了自然界中堵塞火山可能发生的状况。

下一个演示涉及熔岩的层理现象。为进行演示，将石蜡置于加热板上加热，直至其变为粘稠液体。将液态石蜡倾倒在一个带有各种弯曲形状的倾斜薄纸板表面上。这种变化的坡度可模拟真实火山不规则表面之上的熔岩流动。当石蜡在不平整的表面流动时，会形成厚度不一的层，这类似于真实火山表面所观察到的现象。待第一层石蜡冷却后，从同一位置开始，将第二层石蜡倒在第一层之上。重复此过程数次，以模拟连续的熔岩流。

注意观察各层厚度随距离岩浆源越远而变薄的现象。同时观察到，后续的高温层或喷发可能部分熔化下伏的层次。

这种层理现象展示了叠加原理：较老的层位于底部，而较新喷发物的沉积层则依次覆盖在其上方。

此外，纸板的弯曲表面模拟了大多数火山表面的不规则地形。岩浆会在火山表面坡度较陡或较缓的区域积聚成不同厚度，每一次连续的喷发都会改变火山的地貌。

了解火山岩的成分、形成过程及其导致不同喷发现象的性质，对地质学家以及整个人类社会具有广泛的应用价值。

在野外识别火山岩类型，并将其与特定的喷发方式相联系，可帮助地质学家判断对周边社区构成的威胁类型。这些信息有助于制定火山喷发应急预案，或指导有针对性的安全建设与城镇规划。

通过研究火山岩类型，还可评估过去喷发事件的严重程度或爆炸性。此类信息在进行土地利用规划时具有重要参考价值。由于火山沉积物还能对土壤和农业产生积极影响，若严重喷发的风险较低，这些地区在经济上可能具有较高开发潜力。

火山地层的层序可为区域地质历史提供重要线索。地层中可能包含有关古气候、古环境和古生物的信息，且易于定年，可在地质研究中作为有效的时间标志层。火山活动还能形成壮丽的自然景观，例如俯瞰苏格兰爱丁堡市的著名地标亚瑟王座（Arthur's Seat）。该地貌是可追溯至石炭纪的一座已熄灭火山所残留的最大部分，现被列为具有特殊科学意义的地点（Site of Special Scientific Interest）。

您刚刚观看了 JoVE 关于火山岩浆岩的简介视频。您现在应该了解不同类型岩浆及其沉积方式、宁静式喷发与爆炸式喷发的原理，以及如何在实验室或家中模拟这些过程。感谢观看！感谢观看！