火山噴發(fā)形式與揮發(fā)分含量*

賈祖冰 夏群科 田真真

JIA ZuBing，XIA QunKe and TIAN ZhenZhen

中國科學(xué)院殼幔物質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國科技大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院，合肥 230026

CAS Key Laboratory of Crust-Mantle Materials and Environments，School of Earth and Space Sciences，University of Science and Technology of China，Hefei 230026，China

2013-12-11 收稿，2014-07-11 改回.

1 引言

大陸火山活動(dòng)是一種重要的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，以具有明顯火山通道的中心式噴發(fā)為主。學(xué)者們根據(jù)觀察到的不同火山噴發(fā)特征將中心式火山噴發(fā)進(jìn)一步劃分為普利尼式(Plinian style)、斯通博利式(Strombolian style)、夏威夷式(Hawaiian style)以及烏爾卡諾式(Vulcanian style)等等。噴發(fā)形式的多樣性不僅體現(xiàn)在噴發(fā)猛烈程度的不同，在噴發(fā)產(chǎn)物、產(chǎn)物的分布面積、噴發(fā)持續(xù)時(shí)間以及噴發(fā)周期等方面同樣有所體現(xiàn)，而巖漿揮發(fā)分含量、粘度、巖漿通道環(huán)境以及巖漿房壓力等是影響這些方面的主要因素(McBirney，1973;Wilson et al.，1980;Wilson，1980;Woods and Koyaguchi，1994)，同時(shí)去氣現(xiàn)象的存在也會(huì)影響巖漿的具體噴發(fā)形式(Eichelberger et al.，1986;Jaupart and Allège，1991;Sparks，2003)。

在所有影響因素中揮發(fā)分含量的作用顯得尤為重要。以水為例，水的存在會(huì)降低液相線溫度(Hirschmann，2006)和平均熔融程度(Asimow and Langmuir，2003)，從而在一定程度上影響巖漿的成分(Nichols et al.，2002)、改變巖漿的粘度(Dixon et al.，2004)。巖漿內(nèi)部由揮發(fā)分出溶、膨脹所形成的超壓(overpressure)會(huì)侵蝕火山通道，改變火山噴發(fā)的環(huán)境(Wilson et al.，1980;Wilson and Head，1981;Giberti and Wilson，1990)。因此，對巖漿中揮發(fā)分含量的測定是探究不同火山噴發(fā)形式的成因以及相互之間轉(zhuǎn)變機(jī)制的關(guān)鍵。

2 火山噴發(fā)形式

圖1 三種不同的火山口半徑條件下噴發(fā)柱高度與噴出速度的關(guān)系(據(jù)Wilson，1976)圖中從左至右火山口半徑(b0 值)依次為150m、100m 和50m. 每一條實(shí)線對應(yīng)一個(gè)給定的n 值，n 代表氣體占噴發(fā)物總體的質(zhì)量分?jǐn)?shù). 實(shí)線與虛線交匯代表噴發(fā)柱在此條件下會(huì)發(fā)生坍塌Fig.1 Eruption column height as a function of eject velocity uo for three vent radii (after Wilson，1976)

不同的火山噴發(fā)形式之間主要以有無持續(xù)性噴發(fā)柱、噴發(fā)產(chǎn)物的分布規(guī)律、巖漿的粘度以及噴發(fā)所形成的構(gòu)造地形等特征來加以區(qū)分。……