中文名:火山作用與火山地形
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- 資料識別：
- 系統編碼:0b00000181da5402
- 資料類型：
- 紀錄類別:地質學習資源
- 著作者：
- 作者:莊文星
- 主題與關鍵字：
- 主題:地質
- 描述：
- 簡介: 岩漿侵入地殼或噴出地表之一切作用都稱之為火山作用，它包括了侵入和噴出兩型。然狹義的火山作用，僅指噴出一型。火山作用所引起的現象，包括碎屑物之噴出、熔岩流、火山體之形成、火山碎屑物之堆積、噴火、噴氣等現象，當然也包括了火山所引起的地震、地鳴和地殼變動。
- 火山噴發的種類
- 火山噴發的種類，由岩漿傳輸至地表裂口的形狀，可以分成二類： (1)裂隙噴發
- 岩漿經由廣大裂隙噴至地表稱之為裂隙噴發。在一個火山地區，可經由許許多多裂隙作為岩漿之輸送管道，使得熔岩流覆蓋於一大片廣闊區域，也可歷經數次之熔岩流而造成數百公尺厚的熔岩地層。澎湖列島、夏威夷群島和印度德干高原都是由此造成。 (2)中心噴發
- 中心噴發係依某一據點為噴發中心。有以多據點式的中心噴發，其各中心點可能排列在一大裂隙或斷裂帶上。中心噴發可形成火山堤或火山錐等地形地貌：火山堤是由中心噴發所建立之高地，火山錐就是依噴發中心堆砌所形成而凸出於四周。日本富士山是典型的火山錐。
- 火山的噴發型式
- 依岩漿的黏度及所含氣體的多寡，可以將火山的噴發型式分為寧靜式或爆炸式噴發。 (1)寧靜式噴發
- 玄武岩岩漿的黏度低，氣體容易逸散，因此含有氣體較少，噴發性溫和，一般活動週期短，熔岩流多形成熔岩臺地或盾狀火山。目前世界上活動最頻繁的火山大都是寧靜式噴發，如夏威夷及冰島的火山。許多大陸上的高原常為熔岩臺地，譬如美國西部哥倫比亞高原及印度的德干高原。而臺灣海峽中的澎湖群島，也是玄武岩質的熔岩臺地或盾狀火山所形成具有方山地貌的火山區（圖1）。 (2)爆炸式噴發
- 黏度大的岩漿，流動慢，氣體不易逸散，累積至足夠的壓力時而成爆炸式噴發；且常炸破火山口，將岩石碎屑及火山灰噴至高空，落下後形成火山碎屑岩。因為岩漿的黏度大，熔岩容易在通道周圍堆高形成錐狀火山。火山錐頂部常見圓型的漏斗狀、盆狀凹陷，乃是因大量物質噴出而淘空引起上部堆積物的崩塌，形成巨大的火山口。有的火山口中積水，便形成火山口湖，吉林長白山白頭山頂的天池，就是這樣形成的（圖2）。
- 歷史上有名的維蘇威火山即屬於此形，臺灣北部的大屯火山群和觀音山也是這種方式噴發。觀音山（圖3）由龍形向西所看到的火山地形，火山群峰間有一極不對稱「半圓形劇場」型的凹陷，可能就是爆裂的火山口。
- 火山口若在火山錐形體中心者，稱為主火口，而在其側翼所衍生之火山稱寄生火山，例如陽明山國家公園的紗帽山就是大屯火山的寄生火山；寄生火山之火山口則稱寄生火山口。同一火山體噴發的次數可能不一，每次噴出的地點亦不相同，故往往一個火山有數個火山口。在夏威夷的盾狀火山上，有許多小窪池叫做凹陷火山口或火口穴。此種火山口主要是由於地下岩漿庫淘空崩塌下陷所造成。若一火山口係在一先前的火山口內發育，則稱為複火山口，又稱巢形火山口。追究其成因不外分成二個步驟：為先在一個舊的火山口內噴發，使原來的火山口擴大，並在舊火口內造成新火山口及火山錐，隨後又有部分塌陷造成巢狀。
- 由火山噴發所造成的窪地火山口，多年來也被質疑是否涉及地下岩漿庫因噴發物質流失引發塌陷崩落而成破火口的問題。火山口和破火口都是火山噴發口，二者之差別為：(1)火山口規模小面積小，破火口面積大；(2)火山口直徑通常小於2公里，破火口常數倍於火山口；(3)火山口形如碗缽或漏斗狀，破火口如盆狀，四周崖壁陡峭。
- 破火山口是指經過破壞的火山口及其周圍的窪陷，究其成因有三：(1)侵蝕破火山口，是火山口被流水向源侵蝕加大的結果；(2)爆發破火山口，是火山強烈爆發，毀壞了火山口周圍火山錐，形成比原來火山口大的凹陷；(3)塌陷破火山口，是由於岩漿物質大量噴發或轉移，岩漿庫空虛，但火山口附近上覆的物質未減反增，因支撐不住而順環狀斷裂崩坍沈陷，從而形成的一種火山窪地。
- 綜合而言，火山噴發的型式作為火山的分類很多，通常依照1908年拉克洛伊克斯(A. Lacroix)將火山分成下列四種型式：
- (1) 夏威夷式(Hawaiian type)：此火山的噴發物為大量玄武岩熔岩流，爆裂性活動較少，熔岩自火山口或沿側翼裂縫溢出，朝斜坡向下漫流，形成熔岩低丘。1942年夏威夷的莫納洛亞火山(Mauna Loa)的爆發為此種火山的代表。根據麥克多納(G. A. Macdonald)的描述，該火山的噴發，可分為三階段： I. 第一階段熾熱熔岩噴出期：共持續數小時，熔岩流堆積形成薄層的熔岩流、低丘或濺落錐。 II. 第二階段熔岩漫流期：本期火山口中仍陸續有熔岩流出，使熔岩層及低丘繼續加高增厚。 III. 第三階段噴氣期：本期火山已成強弩之末，只有氣體噴出，噴發量亦快速銳減。
- (2) 史沖包連式(Strombolian type)：史沖包力火山(Stromboli)為義大利西西里島以北之利巴里火山群島之一火山島嶼。史沖包力火山的噴發自有史以來一直未停，所噴出的玄武岩熔岩黏性較稠，流動性較夏威夷式低，因此具有爆發性，常以火山碎屑噴出。因經常有熾熱火焰噴出，故此火山亦有海上燈塔之稱。
- (3) 伏爾坎寧式(Vulcanian type)：伏爾坎諾亦為利巴里群島火山之一，但它噴發的方式又和史沖包力火山不同，所噴發的熔岩黏度高質稠，一旦與空氣接觸，極易凝固。故在噴發之過程中，先噴出的岩漿易凝結成硬殼，後來者推擠又將已凝固熔岩外殼衝裂成碎片，大量火山灰與火山雲塵向上衝出，在空中形成黑色花椰菜狀雲塵，這種雲塵在黑夜甚黑暗，代表雲塵物質未達熾熱化，故缺乏亮光。
- (4) 皮連式(Pelean type)：皮連式火山岩漿黏稠性高具爆發性，噴發極猛烈，最明顯的特徵為火山灰雲(Nuees ardents)的出現。所噴出的烏雲最為濃厚，噴發的物質黏性大，為一種極灼熱塵灰和岩石碎片，混雜著熾熱的氣體，合成一種似乳汁狀的物質，猛烈地衝上空中，形成白熱光芒的雲，此即著名的皮連雲，亦叫做火山灰雲。雲中物質極不穩定，黏性亦大，等到積聚稍厚，上浮支撐力道不足，即以極大速度向下墜落，任何生物觸及均將毀滅。1920年西印度群島馬丁尼克島貝雷山(Mount Pelee)火山爆發，聖皮爾(St. Pierre)全城被毀，近三萬人口全亡，即係遭熾熱火山灰雲高速墜落所殺傷。
- 火山的地形與構造
- 一般而言，火山會呈現各種地形和構造，因此各個火山大都有所不同。控制火山形狀和構造的因素極複雜，較重要者為： 1. 火山噴出前基盤岩石的原始地形和地貌； 2. 岩漿噴流量的多寡； 3. 岩漿噴出覆蓋區域的大小； 4. 岩漿的物理化學性質，如化學成分、溫度、黏度、火山揮發分的量和壓力大小等（圖5）； 5. 火山形成後的風化與侵蝕作用。
- 地形學家通常以火山的外形作為分類的標準，而分為圓錐狀、圓丘狀或桌狀；地質學家則根據構成材料的不同，可分為三種：
- 1. 熔岩火山或盾狀火山（圖6）：主要以溢流產物的流質熔岩所建立而呈一廣闊平緩之圓丘，大部分的熔岩漿由圓丘四周裂隙或孔道噴出，夏威夷群島是一個典型的例子。火山碎屑物常低於10％(一般為2～3％)。盾狀火山以玄武岩為最常見。一般火山錐寬而矮，其原始坡度為2～10°，平面上多為三角形或多邊形，呈盾狀，又稱為盾狀火山。火山錐中的火山口以底平、壁陡為特徵，有的被後期熔岩覆蓋而見不到火山口。
- 單一之熔岩流厚度可由幾公分至數十公尺不等。熔岩流大都為舖平毯狀，其厚度遠較其展開之面為小，而熔岩分布情況往往由噴發時之地表所決定。在平坦區，其分布大致相當平緩；但在火山斜坡上，熔岩流可以保持在相當高角度之傾斜下凝固。
- 雖然熔岩流表面有時非常平滑，但大都是不規則凹凸不平。繩狀熔岩含氣體較多，流動性強而快，熔岩流較薄；當其流動時，常轉動扭曲，有著圓滑起伏繩圈狀之表面(圖7)，故名為「繩狀」。未固結前，繩狀熔岩因含有大量氣體向外擴散冒出，類似吐氣，故有人戲稱它為「活熔岩」。通常將熔岩冷凝而呈塊狀不具突棘者，稱為塊狀熔岩(圖8)。若具有突棘表面粗糙多熔岩渣者，特稱為aa－塊狀熔岩。一般而言繩狀熔岩與aa－塊狀熔岩大都為玄武岩質熔岩；aa－熔岩流是因溫度較低、氣體較少，因此具有高的黏性，流動得慢，當表面結成一岩殼後，內部之熔岩仍在流動，容易衝破表層而噴出，成為不規則之大小角礫形岩塊。塊狀熔岩一般為矽質熔岩。
- 2. 碎屑火山錐(圖6)：主要以爆發產物的浮岩塊或熔渣組成，火山碎屑物常占95％以上，其火山錐的原始坡度約30°(安息角)火山口呈碗狀或漏斗狀，其底部亦由火山碎屑組成。若火山錐全由火山渣堆積而成者，則稱之為火山渣錐。火山碎屑物如為多次噴發，則呈層狀產出。
- 3. 複合火山(圖6)：由火山碎屑與熔岩互層組成的火山錐， 為爆發與溢流交替噴出的火山產物，又稱為混合火山。火山錐成層明顯，又稱層狀火山。複合火山由於以熔岩組成骨架，形成高的山峰。火山坡度最大可達40°。世界大的火山皆屬之，如日本富士火山，直徑達30公里，高達3800公尺。
- 有時在主火山錐旁側還見有寄生火山錐，寄生火山錐的火山口多為漏斗狀，口底呈碗狀，常有鬆散碎屑覆蓋。
- 有些黏度小的較基性或玄武岩質熔岩，在中心式噴發中，常以熔岩流產出，有的遇到地形上的陡坡，則成熔岩瀑布。而黏度大、揮發分少的中酸性、鹼性熔岩，在中心式噴發中，常被推擠堆積於火山通道上部，難於疏通，構成高度大於寬度的侵入岩穹，可稱為熔岩穹丘，依其形態可稱為岩株、岩鐘(圖11)或火山尖(圖12)等。黏度略小的，則形成平頂山。
- 當火山活動停止以後，風化與侵蝕作用接著展開。火山錐或穹丘開始遭受侵蝕，當軟弱的地表沉積物被蝕去，所剩下的盡是些堅硬的火成岩脈矗立地表，此火山地形稱為火山骨架(Volcanic skeletons)。火山地形地貌在判斷上，一個對稱的鐘形或圓錐形剖面，常顯示火山活動停止未久。火山錐若主要由粗顆粒多孔隙的火山碎屑材料所構成，由於透水性佳，反而其抗蝕力相對增高。一般火山錐地形區多呈輻射狀水系，當沿錐面發育之河流下切甚深時，代表已歷經相當久遠歲月，其地形循環已達壯年期。火山地形發育至老年期時，火山錐或穹丘因受長期侵蝕所殘留者，大抵為火山頸與火山岩牆。此二者常於火山通道中，由岩漿凝固而成，質硬抗風化侵蝕，故可存留甚久，直至地表火山表徵完全消逝。著名的火山頸，如美國懷俄明州的魔鬼塔與新墨西哥州的船形岩。
- 就岩牆而言，並非所有的岩牆都能突兀出地表。若岩牆之岩質軟弱，則亦可能因差異侵蝕而成為窪地，愛爾蘭島上的巨人路(Giant's Causeway)即為典型的代表。岩牆若與巨大侵入岩體同時發育，則其規模亦相當可觀，如南非羅得西亞大岩牆，長達六十公里，寬三至十公里不等。
- 當熔岩流凝固時，有時表層已固結成硬殼，但內部仍處高溫熔融狀態，有時亦可衝出固結硬殼外流產生次生熔岩流；熔岩流頂殼被擠壓上拱，隆起成穹丘狀者，稱為擠壓穹丘(圖13)；若熔岩流頂殼被擠壓成背斜，內部熔岩向低處流空，可形成熔岩隧道(圖14)。熔岩隧道的形成，是由於熔岩外殼凝固後，其內部在很長的時間內仍然處於高溫熔融狀態，一旦外殼破裂，高溫熔岩沿破裂外殼向低處大量流出，則可在熔岩流中形成熔岩隧道。而這種沿破裂外殼流出的熔岩流，稱為「次生熔岩流」。在我國東北五大蓮池和海南島熔岩地區，常見有熔岩隧道。這些熔岩隧道在五大蓮池稱為「仙女洞」，在日本富士山稱為「風穴」。海南島較大的熔岩隧道，長達數公里，寬高均達四公尺 以上，在幾個熔岩隧道匯合處，可形成寬約二十餘公尺的熔岩大廳。隧道頂部呈拱狀，有的見有熔岩鐘乳與熔岩棘刺。有的隧道頂部垮塌形成「熔岩天井」，有的分叉成「熔岩岔道」。有些地區熔岩隧道僅一出口未能貫穿，則所成不似隧道而稱熔岩穴(Lava caves)。這種熔岩穴冬天冷積水結冰，至夏季外界空氣暖熱質輕上浮而不易和熔岩穴中重的冷的下沉之空氣產生對流置換，形同禁錮。故雖至夏季，穴冰仍然存在，特稱冰穴(Ice caves)。
- 當由幾個火山生成在一起形成火山群，例如大屯山火山群或基隆火山群，則稱為火山鏈或火山群彙。而在海中的火山，例如彭佳嶼、棉花嶼、龜山島、綠島、蘭嶼和小蘭嶼（圖15）則稱之為海火山。若其山頂被侵蝕而呈平坦狀，則稱為平頂海火山。
- 出版者：
- 數位化執行單位:國立自然科學博物館（http://www.nmns.edu.tw/）
- 來源：
- 數位化單位:國立自然科學博物館地質學組岩石
- 管理權：
- 典藏單位:國立自然科學博物館
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