熔岩流地貌及堆积物

火山锥地貌及堆积物~

1. 火山锥
不同的火山喷出的物质不同，形成的火山锥不仅物质组成不同，而且形态也存在差异，因此根据火山锥的内部结构和物质组成，把它划分为熔岩锥(lava cone)、碎屑锥(fragment cone)、混合锥(mixed cone)和熔岩滴丘(driblet cone)(图 12-3)。

图 12-3 火山锥的类型(据 M. P. 毕令斯; 转引自杨景春，1985)

熔岩锥 熔岩锥是火山喷出的液态物质(熔浆)在地表冷凝堆积形成的地貌(图 12-3a)，通常由比较易流动的基性熔岩构成，如玄武岩。熔岩锥斜坡比较缓，一般在 2°～10°，很少超过 15°，在外形上似盾状，故又称盾形火山(shield volcano)。在夏威夷岛和冰岛有这种类型的火山锥，如夏威夷岛的莫纳罗亚火山(Mauna Loa)。一些黏性大的酸性熔岩在火山口聚集成穹窿状火山丘，称为火山穹丘(volcanic dome)或熔岩穹丘(lava dome)。
火山碎屑锥 由火山碎屑物质(火山灰、火山砾和火山弹)在地表堆积形成的锥形地貌(图 12-3b)。火山碎屑锥外形典型，呈圆锥形，坡度较陡，一般大于 10°，以 30°左右居多，锥体上部坡度较陡，下部较缓。在锥顶有一个火山口，或破火山口。火山碎屑锥是火山在喷发过程中，将固体物质喷射到空中再降落下来堆积形成的，不同粒径的碎屑物被喷射的远近不同，因此从火山口到锥体的边缘火山碎屑物质有由粗至细的变化，据此可确定火山口位置。如果火山碎屑都为火山渣，构成的火山锥称为火山渣锥(cinder cone)。在环太平洋火山带这类火山锥非常常见，多数火山都具有猛烈喷发的特征。
混合锥 又称复合锥，是指由熔岩和火山碎屑交替堆积形成的火山锥(图 12-3c)。一些火山在喷发过程中，火山碎屑和熔浆交替喷出，在垂向上成交替堆积在火山口附近，形成混合锥。通常情况下，熔浆从火山口溢出，向火山锥的一侧流动，形成平缓的火山锥坡，而另一坡无熔岩覆盖，全由火山碎屑构成，锥坡较陡，这就形成一坡陡一坡缓的不对称火山锥。
熔岩滴丘 是指体积不大周边较陡的熔岩锥，它是由黏性很高的熔浆喷发后，急剧冷却形成的(图 12-3d)。
2. 火山口
火山口是指火山锥顶部的凹陷部分，通常为环形，上大下小的漏斗状或碗状，底部较平。火山口的底部与火山喉管相连，岩浆物质经此大量喷出。喷出的火山物质在周围堆积形成环状围墙，有的火山口底部为固结的熔岩，称为熔岩坑。火山口能积水成湖，称火山口湖(craterlake)，如吉林长白山的天池。火山口的深浅不一，一般不过二三百米，直径一般约在一千米以内，但也有规模比较大的，如吉林长白山天池的东西宽 3. 9km，南北长 4. 4km，面积9. 82km2，平均水深 204m，最大深度 373m。

图 12-4 破火山口的形成过程(引自 《地质辞典》，1983)

许多大型的火山口都是破火山口(caldera)，是火山口受到破坏形成的锅形洼地，其形态为圆形或近圆形，面积比原来的火山口大，直径常可达几百米甚至几十千米，较一般火山口的直径大几倍或几十倍。破火山口是由于火山强烈喷发，底部物质亏损，火山口周围塌陷，以及外力侵蚀作用扩展而成的(图 12-4)。火山口与破火山口是不同的，前者是火山喷发、建造火山锥的产物，而后者是火山锥受到破坏的产物。
破火山口的成因有以下几种。
第一种是由于火山再次爆发，毁坏了原来火山口上的大量岩石和形态形成破火山口，如日本的盘梯山火山，1888 年7 月 15 日的喷发，引起巨大山崩，火山的北侧山体大部分被崩掉，形成破火山口; 再如美国的圣海伦斯火山1980 年5 月18 日爆发把山头掀掉 2. 8km3，高度降低 400m。
第二种是大量火山物质喷发，造成地下空虚，失去支撑力，从而引起上层火山堆积物的塌陷形成破火山口，这种破火山口称为崩塌破火山口(collapse caldera)，如印度尼西亚的喀拉喀托火山。根据成因不同，破火山口可分为喀拉喀托型破火山口、基拉韦厄型破火山口、卡特迈型破火山口、潜火山型破火山口、格林考型破火山口等五类。
第三种是经地表水对原来的火山口进行侵蚀改造形成的破火山口，称为侵蚀破火山口(erosion caldera)。如山西大同的东坪山、金山的马蹄型火山口，是流水对原来火山口侵蚀改造形成的。
3. 火山颈
在火山喷发过程中，岩浆物质沿着火山喉管喷出，在火山喉管中充填的熔岩或火山碎屑物形成的圆柱状岩体称为火山颈(volcanic neck)，也称火山塞(volcanic plug)。多数火山颈为近垂直状，其下与岩浆源连接，顶部为火山口。如果火山颈的岩石抗风化和侵蚀能力强于围岩时，经过长期的风化和侵蚀，围岩被剥蚀掉，而火山颈残留下来，形成孤立突兀的柱状山丘，称为火山残颈山(volcanic butte)。

火星上火山地貌十分发育，类型多种多样，大致可分为两大类，即陆地火山地貌和海底火山地貌。主要类型有：火山锥、火山口、火山熔岩高原、平顶火山锥、火山颈、深海熔岩流、熔岩饼等。
（一）陆地火山地貌
1.火山锥
火星上的火山锥，以奥林匹斯火山锥和三斑火山锥发育最为典型，规模大，特征明显，是近代火山喷发最强烈的地区。围绕火山锥有大量熔岩流发育和火山灰分布。
奥林匹斯火山锥（3-16），高出周边平原区约24km，基座宽达200km，锥顶有一个复杂巨大的火山口，直径足有65km，火山口壁陡峻，舌形熔岩流远流到其两侧的亚马逊盆地和北面的豪吉里盆地，流程长达500～1000km。

图3-16 奥林匹斯火山口

著名的三斑火山锥，呈盾形，可分北斑、中斑和南斑，呈NE-SW方向排列于一条断层线上，各相距约600km。三座火山规模相似，每座火山直径约400km，高约17km。山顶均有一个破火山口，分别命名为阿斯古勒湖、孔雀湖和魔结湖（图1-1）。
火星上最晚形成的火山锥分布于希腊盆地之东北（图1-3），规模较小，以喷发大量火山灰为特征（图3-11）。
2.火山口
火星上火山口地貌多为塌陷所成，其中以奥林匹斯（图3-16）、三斑火山口发育最典型（3-17）。古老的火山口也十分常见，不过大多已被风化夷平，局部保留较好。
3.火山熔岩高原
火星上火山熔岩高原地貌，主要分布于奥林匹斯和三斑火山区周边，大量的熔岩流向四周流动，并对原有的陨击坑进行铲刮推挤，形成条带状弧形山脉，十分醒目（图3-4、3-5、3-18）。

图3-17 火星塌陷火山口

A、B—极小型的陨击坑
火山口发生多次塌陷作用，从相互切割关系看，最少可划分出5次；陨击作用极弱，陨击坑属极小型，无充填，表明为近期火山作用形成

图3-18 火山高原穹窿状火山

A—波环状陨击坑；B—熔岩锥；C—辐射状断裂交叉体系
分布于火山高原G-4地区，穹窿火山表层凝固后，岩浆再次上升，使已凝固岩浆壳形成环状和辐射状断裂交叉体系，沿断裂喷出大量岩浆水沿科普雷特斯峡谷向东流出，未见火山口分布；陨击作用弱，见少量小型陨击坑，个别为中型（老）；在穹窿火山顶部可见波环状陨击坑和小型熔岩锥分布；在三斑火山的中斑火山锥（左上角）锥顶见明显塌陷火山口

图3-19 火星浅海区平顶火山锥

A—小火山口；B—熔岩饼；C—熔岩锥；D、E—波环状陨击坑；F、G—圆盘状陨击坑
分布于火星的海洋浅海A-12地区，平顶火山锥呈近圆形，周边陡，顶部平坦，并有一小火山口；火山锥底宽约40km。另见有少量熔岩饼、熔岩锥分布；陨击作用较弱，陨击坑以波环状和圆盘状、中小型为主

图3-20 浅海区火山颈及火山锥群地貌

A—上覆含冰沉积盖层；B—裸露出大片火山颈；C—火山锥群；D—热融地貌；E—波环状陨击坑
分布于火星海洋浅海A-03地区，区域因受潜火山作用，上覆含冰沉积盖层受到熔融和蒸发作用，裸露出大片火山颈、火山锥群地貌，局部见热能地貌；陨击作用弱，以小型为主，波环状
（二）古海洋火山地貌
火星上古海底火山地貌是指在区域曾经为海洋所淹没、现今干涸的古海底所见到的火山地貌类型。主要有小型平顶火山锥、火山颈、火山口、熔岩饼、熔岩丘、火山熔岩流和热融地貌等。
1.平顶火山锥
火星平顶火山锥地貌，多分布于浅海区。火山锥呈平顶低矮的圆锥状或圆柱状，有时见锥顶有小的圆形火山口分布。直径不大，多在数千米左右（图3-19）。
2.火山颈及火山锥群
多分布于火星上浅海区域，有时与平顶火山锥同时出现，在形体上多呈圆柱状，柱顶常有小的圆形火山口保存。火山颈常成群出现，分布直径较小，一般在数千米左右，高约数百至数千米（图3-20）。
3.熔岩饼和熔岩丘
火星浅海区分布有较多顶呈浑圆状小丘，推断为大小不同的火山喷发熔岩形成的火山熔岩丘和熔岩饼，规模多在数十千米以上。熔岩饼，因形似饼状而得名，中心常有小圆形熔岩溢口（图3-21）。熔岩丘，呈凸起丘状，丘顶有时也可见圆形熔岩溢口分布（图3-22）。

图3-21 火星浅海熔岩饼地貌

A—饼状熔岩；B—熔岩丘；C—波环状陨击坑；D—辐射状波环陨击坑
分布于火星海洋浅海A-13地区，浅海火山喷发因受海水压力形成似喷发特征，多呈圆形或近圆形，中心常有火山口分布；多成群出现，直径40～50km左右；见少量熔岩丘分布；陨击作用弱，以波环陨击坑为主，少量为辐射状波环陨击坑

图3-22 火星浅海区熔岩丘群地貌

A—火山口发育；B—波环状陨击坑；C—圆盘状陨击坑
分布于火星海洋浅海B-02地区，熔岩小丘成群、成片出露，多呈小丘状，顶部浑圆或呈小条带状，局部可见火山口发育；陨击作用弱，以波环陨击坑为主，见少量圆盘状陨击坑；陨击作用均发生在熔岩丘群形成之后

图3-23 火星海洋深海区域火山熔岩地貌

A—火山颈及火山口；B—熔岩丘；C—波环陨击坑
分布于火星海洋深海C-14地区，区域喷溢火山已将上覆盖层——深海含冰沉积及火山堆积不同程度熔融，有的已全部熔融（左下），有的还残留较多盖层（右上）；熔融区分布较多火山颈及火山口，可见少量熔岩丘分布；陨击作用弱，以小型波环状陨击坑为主
4.区域火山熔岩
区域火山熔岩主要分布于深海区，熔岩将上覆深海沉积物熔融，局部已呈残余状分布，在熔岩区可见较多熔岩流溢口发育，多呈圆形，有时呈线状分布。熔岩流分布面积在数十万平方千米以上（图2-23）。
5.热融地貌
是火星深海区地貌特征之一，由于受区域地下岩浆的热力作用，上覆含冰沉积盖层熔融，裸露出大量原有的熔岩丘，或地面形成凹凸不平的洼地，如图3-24。

图3-24 火星海洋深海热融地貌

A、B—熔岩丘、小火山锥、火山口；C—熔岩饼；D—火山盾；E—熔岩被
分布于火星海洋深海C-08地区，深海由于潜火山作用，使上覆含冰深海沉积、火山堆积物被熔融和蒸发，裸露出大面积熔岩丘、小火山锥、火山口，使地形面凹凸不平，由于岩浆溢出在深海高压条件下产生大量熔岩饼或火山盾和熔岩被地貌；陨击作用弱，以波环状陨击坑为主

火山喷出的熔浆成分不同，形成的熔岩地貌形态也不一样，比较常见的熔岩是基性熔岩和酸性熔岩，下面分别述之。

1. 基性熔岩及其地貌

基性熔浆冷凝固结形成基性熔岩，由于基性熔浆易流动，冷却的速度比较慢，形成一些比较特征的地貌形态。

(1)熔岩垄岗、熔岩被和熔岩台地

基性熔浆喷出地表后，顺着地表流动。当熔岩流形成长条状的熔岩地形，且长度明显大于宽度的垄岗地形，称为熔岩垄岗。熔岩垄岗的横剖面呈透镜状，中部微微凸起，向两侧缓倾斜，其表面常具有绳状皱纹，可指示熔岩流的流动方向。

当大量的熔浆从火山口溢出，向四周流动时，覆盖了大面积地表，冷凝形成熔岩被(lava sheet)，也称熔岩席。当熔岩被覆盖了大面积的低地时，称为熔岩平原(lava plain); 如果覆盖在高原上，就称为熔岩高原(lava plateau)，也称熔岩台地。熔岩被、熔岩平原、熔岩高原的面积大，可达数十万平方千米，表面比较平坦，并发育绳状皱纹。

玄武质熔浆在冷凝过程中，如果成分均匀，地形平坦，而且缓慢冷缩，就可能围绕一些大致等间距排列的凝结中心收缩，形成垂直于冷凝面的裂隙，把岩石分割成多边形的柱状体，即柱状节理。在玄武岩中，最常见的柱状节理为六边形，也有五边形、四边形、七边形等。

在我国山东省的沂蒙山区，有一种地形称为 “崮”，其特征是山丘的四面陡峭，山顶平坦，形态似一个头上戴着一顶无帽檐的平顶帽。“崮”的形成除地表流水侵蚀外，还与熔岩覆盖有关。在沂蒙山区，在新近纪发生了比较大规模的玄武质岩浆喷发，熔岩覆盖了地表，形成了地面平坦的熔岩被，后来受地壳运动抬升和断裂的影响，地面流水侵蚀切割了熔岩被，形成一些残丘，后被抬升就形成了 “崮”。“崮”的四周为陡峻岩壁，这是由于玄武岩发育柱状节理，岩石发生崩塌形成的。

(2)熔岩瀑布和熔岩湖

当熔岩流前进，遇到陡坎地形时，它就直泄而下，形成悬挂在陡壁上的熔岩瀑布(lava cascade); 当遇到洼地，熔岩流就汇集形成熔岩湖(lava lake)。

(3)熔岩隧道

熔岩隧道(lava tunnel)是指在熔岩流表面下的一种窄长的通道。熔岩流在流动过程中，表面快速散热，冷却得比较快，其表面固结形成硬壳，但下面的熔岩流还是没有固结的液体，它继续流向低处，而这时又没有新熔岩流补充，其结果在原处形成空洞，成为熔岩隧道。当熔岩隧道顶部崩塌后，在熔岩表面形成圆形或椭圆形的凹陷。

图 12-5 枕状熔岩(引自 《地质辞典》，1983)

(4)枕状熔岩

枕状熔岩(pillow lava)是指在水下喷发的基性岩浆，形成略呈椭球状并叠加在一起的熔岩(图 12-5)。这些椭球体的表层为玻璃质，内部有放射状构造，外形多似枕状，均表现出浑圆的特点。

枕状熔岩的形成是: 当基性熔浆进入水体时，其表面遇水快速冷却，凝固成椭圆形的玻璃质硬壳，并由于冷却收缩以及内部未固结的熔浆膨胀而在表面硬壳出现裂隙，内部的熔浆顺裂隙溢出又形成新的椭圆形硬壳，并叠置在先前形成的椭圆形熔岩上。这样一个一个的椭圆形的熔岩叠置在一起形成枕状熔岩。枕状熔岩形成于水下，因此当初的火山喷发当发生在水下或水边的陆地上，由熔浆进入水体而形成。

(5)结壳熔岩和绳状熔岩

结壳熔岩(pahoehoe lava)是指表面平坦、光滑的熔岩。它是基性熔浆流动过程中，表层首先冷却凝固成壳，而未发生显著破碎形成的。绳状熔岩(ropy lava)是指表面光滑、波状起伏或似长绳盘绕铺地的熔岩，也称波状熔岩(wave lava)。它的形成是由于熔浆表面凝固形成薄壳，而下面的熔浆继续流动，使上部薄壳被拖曳形成波状起伏或绳状构造。

2. 酸性熔岩及其地貌

酸性熔浆黏度大，难流动，温度低，冷却较快，因此形成的地貌形态与基性熔岩不同。酸性熔浆形成的熔岩表面不平整，常呈块状、渣块状，形成块状熔岩、渣块熔岩。

(1)熔岩穹丘

熔岩穹丘(lava dome)是高黏度的熔浆堵塞火山喷出口而形成的穹窿状火山锥(图12-3)，也称内生穹窿。其顶端一般无火山口，形态有钟状、馒头状等。它的形成是由于黏度大、流动慢的酸性熔浆，因气体失去太多，在向上挤压进入火山口时不能发生爆炸，而是缓慢地上涌，其结果使冷凝的熔岩流形成向上穹曲的熔岩体。

图 12-6 火山柱(据谢宇平，1994)

(2)火山柱

火山柱(volcanic spine)，也称火山塔、火山碑、熔岩塔，是指黏性较大的熔浆在火山筒内凝结，并被从地下继续涌来的岩浆缓慢地向上推动、挤出，升到火山口上，形成如碑塔耸立的熔岩柱体(图 12-6)。在升起之初，顶端常较尖锐，故亦称火山针，随后会因风化作用的破坏而变形。如 1902 年西印度群岛的马丁尼克岛上的培雷(Pelee)火山活动中，形成的火山柱高出周围 300m。

火山柱不同于火山颈，前者为火山构造地形，是在火山活动过程中直接出露地表的地形，而后者是一种受火山构造控制的剥蚀构造地形，是通过剥蚀作用从火山通道中挖掘出来的一种熔岩充填物。

思考题

1)火山分类的依据是什么?

2)火山地貌形态特征受哪些因素影响?

3)火山作用过程如何影响气候变化?

4)在野外如何研究火山地貌?

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甘德县15388483466： 岩浆岩的构造 - ？
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