火山噴發(fā)時(shí)噴涌出的物質(zhì)遠(yuǎn)超想象，主要包括三大類：一是熾熱的熔巖流（溫度可達(dá)700-1200℃），冷卻后形成玄武巖、安山巖等火山巖；二是氣體爆炸性釋放的水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫等，其中硫化物可形成酸雨甚至影響全球氣候；三是碎屑物質(zhì)，如火山灰（可飄至數(shù)千公里外）、乒乓球大小的火山彈，以及破壞力極強(qiáng)的熾熱火山碎屑流（時(shí)速超100公里），更罕見的是鉆石和金礦微粒，它們會(huì)通過深層巖漿被帶至地表，某些火山甚至?xí)姲l(fā)"藍(lán)火"——高溫點(diǎn)燃的硫磺氣體，這些物質(zhì)共同塑造著陸地面貌，也暗藏致命危險(xiǎn)，比如公元79年維蘇威火山噴發(fā)的碎屑流瞬間掩埋了龐貝古城。
巖漿與熔巖——地球的熾熱血液
作為地球內(nèi)部能量釋放的直接體現(xiàn)，火山最令人震撼的產(chǎn)物莫過于巖漿（Magma）和其噴發(fā)后演化形成的熔巖（Lava）。
- 巖漿：地殼深處（通常位于地下80-160公里）在600-1400℃高溫下形成的熔融態(tài)硅酸鹽物質(zhì),富含揮發(fā)性氣體和多種礦物晶體。
- 熔巖：巖漿突破地表后發(fā)生脫氣作用，其物理性質(zhì)發(fā)生顯著變化，隨著溫度下降（通常降至500-900℃）,最終冷卻凝固形成各類火山巖。
根據(jù)二氧化硅含量的差異,熔巖主要分為三類：
- 基性熔巖（如玄武巖）：SiO?含量45-52%，黏度低（102-103 Pa·s），流速可達(dá)10-60km/h,形成平緩的盾狀火山群。
- 中性熔巖（如安山巖）：SiO?含量52-63%，黏度中等（103-10? Pa·s）,常形成層狀火山。
- 酸性熔巖（如流紋巖）：SiO?含量>63%，黏度高（10?-1011 Pa·s）,易形成劇烈的爆炸式噴發(fā)。
研究顯示，熔巖流的溫度、流速與其SiO?含量呈顯著負(fù)相關(guān)，最活躍的基性熔巖流（如夏威夷基拉韋厄火山）可持續(xù)流動(dòng)數(shù)月之久。
火山碎屑物——自然界的震撼彈
當(dāng)巖漿中溶解的氣體（主要是H?O、CO?、SO?）因壓力驟降而劇烈膨脹時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生爆炸式噴發(fā),形成各類火山碎屑物質(zhì)：
- 火山灰（＜2mm）：粒徑細(xì)微的火山玻璃與礦物碎片，可滯空數(shù)月。
典型案例：1815年坦博拉火山噴發(fā)產(chǎn)生的火山灰導(dǎo)致全球"無夏之年"，北半球平均氣溫下降0.4-0.7℃。 - 火山礫（2-64mm）：多孔狀熔巖碎屑,常呈淚滴形或紡錘形。
- 火山彈（＞64mm）：半凝固熔巖塊,飛行距離可達(dá)數(shù)公里。
- 火山碎屑流：由600-1000℃高溫氣體與固體顆粒組成的密度流，移動(dòng)速度可達(dá)200-700km/h，考古證據(jù)顯示，公元79年維蘇威火山噴發(fā)時(shí)，赫庫蘭尼姆城的居民在400℃熱云中瞬間碳化。
火山氣體——無形的環(huán)境殺手
火山噴發(fā)釋放的氣體總量中，水蒸氣約占60-90%,其他主要成分包括：
- 二氧化碳（CO?）：其密度是空氣的1.5倍，易在低洼處聚集，1986年喀麥隆尼奧斯湖底的CO?突然釋放,導(dǎo)致1700余人窒息身亡。
- 二氧化硫（SO?）：與大氣水汽反應(yīng)形成硫酸鹽氣溶膠，1991年皮納圖博火山噴發(fā)的2000萬噸SO?，使全球臭氧層損耗量短期增加20%。
- 硫化氫（H?S）：50ppm濃度即可引發(fā)急性中毒,1000ppm可致瞬間死亡。
- 氟化氫（HF）：能與大氣水汽形成氫氟酸，1783年冰島拉基火山噴發(fā)釋放的HF導(dǎo)致該國50%牲畜死亡。
火山泥流——移動(dòng)的混凝土
當(dāng)火山碎屑物質(zhì)與水混合時(shí)，會(huì)形成具有賓漢流體特征的火山泥流（Lahar）：
- 密度可達(dá)1.6-2.4g/cm3，遠(yuǎn)超普通泥石流
- 流速通常為20-60km/h，特殊地形下可達(dá)100km/h
- 1985年哥倫比亞魯伊斯火山泥流體積達(dá)900萬立方米，相當(dāng)于3600個(gè)標(biāo)準(zhǔn)游泳池
熱液系統(tǒng)——地球的天然實(shí)驗(yàn)室
火山地?zé)嵯到y(tǒng)孕育了獨(dú)特的地質(zhì)與生態(tài)現(xiàn)象：
- 熱液溫度梯度：從淺層的80℃溫泉到深部400℃的超臨界流體
- 全球已發(fā)現(xiàn)1000余處海底熱液區(qū)，"黑煙囪"噴口溫度可達(dá)350℃
- 黃石公園的Grand Prismatic Spring直徑達(dá)112米，其絢麗色彩源自嗜熱微生物
礦產(chǎn)寶藏
火山活動(dòng)為人類提供了豐富的礦產(chǎn)資源：
- 南非金伯利巖筒已產(chǎn)出超過15億克拉鉆石
- 智利El Teniente銅礦（世界最大地下銅礦）儲(chǔ)量超過2000萬噸
- 印尼Gunung Welirang火山年產(chǎn)硫磺6萬噸
毀滅與創(chuàng)生
現(xiàn)代研究證實(shí)：
- 火山活動(dòng)釋放的CO?是地球早期大氣形成的關(guān)鍵因素
- 海底熱液噴口附近的化能自養(yǎng)菌或是生命起源的搖籃
- 火山灰風(fēng)化形成的土壤富含礦物質(zhì),夏威夷火山區(qū)的農(nóng)作物產(chǎn)量比普通土壤高30%
思考題：
地球上約80%的火山活動(dòng)發(fā)生在海底，這些海底火山會(huì)噴發(fā)出哪些特殊產(chǎn)物？它們?nèi)绾斡绊懞Ｑ笊鷳B(tài)系統(tǒng)？（提示：關(guān)注"玻隕石"和"海底黑煙囪生態(tài)系統(tǒng)"）
