地下热气对火山、地下溶洞和大地震的形成的作用
摘要: 火山、地下溶洞和大地震的形成都因地下热气体的聚散而产生的。地下热气的存在使地壳形成时在地层中出现热气泡,岩层冷却凝结,其中的热气泡所在的地方变成了地下溶洞;热气泡膨胀扩张,冲出一条或多条从地壳底层到地表的通道,往地面喷出岩浆,就形成火山;热气泡降温收缩,造成热气泡上面的岩石层拱顶坍塌,引发热气爆炸而发生大地震。纷繁多变的地质活动和现象,都是地下热气发生作用的结果,地下热气的消长是地球物质运动和变化的主要原因。
关键词: 地下热气;地壳;热气泡;火山;地下溶洞;大地震
Underground heat and volcanoes, underground cave, a major earthquake
Abstract: Volcanoes, underground caves and the formation of large earthquakes are a result of underground hot gas. Underground heat generated in the crust-shaped the thermal bubble formation, lithosphere cooling condensation, the place where the hot air bubble have being become into underground cave; Thermal bubble expansion, out of one or more channels from the bottom to the surface, magma emitted to the ground, cause volcanic eruption. The hot bubble cooling contraction, caused the rock layers above the dome bubble collapse, cause heat explosion, and outbreak a major earthquake. Numerous and varied geological events and phenomena occurred are the result of underground heat.
Key words: Underground heat; Crust; Thermal Bubble; Volcano; Underground Cave; Earthquake
引言
空心玻璃器皿的制作过程说明了气可以改变和塑造热岩浆的形状,热岩浆内存在气泡可以使之冷却后形成中空,变成空心玻璃器皿,由此可以推知,地球的岩浆冷却凝结成山或岩石层时内中包裹着气泡,有气泡的地方凝固成形变成空洞,从而形成了现在的山洞和地下溶洞。推而广之,形成地震和火山的地下热气洞也是由热气的作用而产生的。热气的长消、聚散造成了地质的活动,生成了各种各样的地质现象。
1 地下热气与地壳的通孔结构的产生
1.1 高热气体的产生
高热气体的产生主要有两种形式:第一,当高热岩浆流体物质处于高热离子形态时,各种物质无差别地融为一体,当高热岩浆流体温度降到一定的程度,存在于高热流体的各种物质就会还原其气体形态而被释放出来,形成高热的气体形态;第二,地壳底层下面的高热岩浆流体同其外与之相接触的物质发生反应,或高热岩浆流体生成各种热气体物质之间发生反应,生成各种热气体化合物,形成高热气体形态。举例,地壳底层下面的高热流体从几万摄氏度降到一千摄氏度左右时,其中的如H、O、C、CL、S等物质就会还原其气体形态而被释放出来,这些物质之间或外面大气压压进来的物质与高热流体中的物质在高温中又进行化学反应,生成其他化合物如H2 O、CO2、N2、HC、HCL、H2 S、HF等物质的气体形态。
1.2 地壳的通孔结构
地球原来是一个火球,构成地球表面的高热流体物质同外面与之相接触的气体物质发生反应消耗热量,并向外空间散发热量而逐渐冷却下来,凝结成坚硬的岩石层和较松软的土层相间的地壳。高热流体从地球表面向里一层层往下逐渐由外到里层层冷却,凝结成新的岩石层或土层,这些冷却下来的新的岩石层或土层共同构成了地球的地壳。此过程不断继续,地壳变得越来越厚。
岩石层和土层相间的地壳总体上是一个疏松的中间满是蜂窝状的小孔和小空洞,并呈立体网状相连的结构状态、可以上下通气。这种构造形成的原因主要有以下两种:
第一,地壳下面正在冷却凝结转变成岩层或土层的热流体层,其外是较冷的岩土层,其内是高热流体层,高热流体层的热量穿过正在岩土化的热流体层向外散发,遇到外面较冷的岩土层,一部分热又向内折回来形成对流,使热气对流在高热流体层与较冷的岩土层之间反复进行,夹在中间的正在岩土化的热流体层就像被蒸的馒头,中间形成满是蓬松的小孔立体网状结构的形状,可以内外通气,当其冷却凝结成岩土层以后,这种形状就固定了下来。
第二,正在岩土化的热流体中包含的气态物质没有被完全释放出来,在岩浆中形成大小不同的气泡,冷却以后,在岩土层中有气泡的地方就形成了大小不同的气孔、空洞,可以上下通气,地下岩溶洞与山洞也是这样形成的。
即便是纯粹的岩石层,虽然质地坚硬、结构紧密,其中间仍然有众多的小空穴和小缝隙,使气体能得以正常通行。
这些一层层冷却下来的有通孔结构的岩石层和土层共同组成了有通孔结构的地壳,地壳的通孔构造保证了地球内外的物质能量的正常交换。在地壳的长期演化中,由于地层的移动、推挤、抬升、变厚和火山爆发等多种原因,使地质变形,有些地方地层的通气功能被削弱,甚至丧失通气功能,但地壳的总体结构和通气功能不会有太大的改变。
2 地下热气与火山爆发
2.1 火山的成因
2.1.1火山爆发的基本原理
火山爆发的基本原理就是高压锅式的热气膨胀。
2.1.2火山形成的三个基本条件
火山形成的三个基本条件:一是地壳底层能够形成聚集热气体的大气泡或大拱洞;二是地壳底层大量高热气体在大气泡中的继续聚集和被加热,三是地壳从底层到表层的不同形式的通孔立体网状结构。
地壳底层空洞或拱洞的产生的几种情况:第一,地壳移动造成地壳底层被推挤,抬升而形成拱洞;第二,地壳底层岩浆凝结成固体岩土层时,因岩浆里面含有气泡而使凝结后的岩土层里存在空洞;第三,地壳底层下面的高热流体产生的热气体向上推动较疏软的地壳底层而形成拱洞。
各种热气体物质形态在地壳底层中形成很多热气泡,或在地壳底层的拱洞里大量聚集起来形成大热气泡,热气泡下面的高热流体不断向它增补热气体,并继续加热,使大热气泡不断继续扩大和膨胀,各种热气体混合构成的大热气泡就成为易燃易爆的、随时准备爆炸的火药库。
地壳的通孔结构,使在地壳底层的大空洞或拱洞里聚集的高热高压热气膨胀扩大空间变得较容易,并且,热气泡可以顺着地层通孔、裂缝、空洞不断地由里向外地面膨胀、推动、扩展,打通从地壳底层到地表的通道,最后,冲开地面喷出热气体和岩浆,形成火山喷发。
2.1.3火山的爆发