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托福阅读背景知识—火山考点

作者:林莉 2020-06-09 17:05 来源:武汉编辑
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作者:北美考试院托福阅读组—林莉


托福阅读从话题上来看,有很多高频考点话题,其中,地质学话题中除了板块漂移,还涉及到地貌的形成,比如山川,河流,火山等。本篇文章重点分析火山形成的原理以及在托福阅读中的考点。不仅在阅读中有相关话题,听力中也有所体现,如下。

阅读:

TPO27 Formation of Volcanic Islands

TPO25 The Surface of Mars

OG Geology and Landscape

真题-Early Theories of Continental Drift

真题-Gondwana Ø

听力:  

TPO48 Formation of Some Special Volcanoes

TPO24 Shield Volcanoes on Venus

 

一.火山的分类


根据火山活动情况来分类


1、活火山(active volcano)


指现代尚在活动或周期性发生喷发活动的火山。


这类火山正处于活动的旺盛时期。如爪吐岛上的梅拉皮火山,本世纪以来,平均间隔两二年就要持续喷发一个时期。


2、死火山(extinct volcano)


指史前曾发生过喷发,但有史以来一直未活动过的火山。


此类火山已丧失了活动能力。有的火山仍保持着完整的火山形态,有的则已遭受风化侵蚀,只剩下残缺不全的火山遗迹。例如非洲的乞力马扎罗火山。


3、休眠火山(dormant volcano)


指有史以来曾经喷发过.但长期以来处于相对静止状态的火山。


此类火山都保存有完好的火山雄形态,仍具有火山活动能力,或尚不能断定其已丧失火山活动能力。如中国长白山天池,曾于1327年和1658年两度喷发,在此之前还有多次活动。虽如今没有喷发活动,但从山坡上一些深不可测的喷气孔中不断喷出高温气体,可见该火山正处于休眠状态。还有日本的富士山也属于此类。

 

在地球上已知的死火山约有2000座;已发现的活火山共有523,其中陆地上有455座,海底火山有68座。火山在地球上分布是不均匀的,它们都出现在地壳中的断裂带。就世界范围而言,火山主要集中在环太平洋一带和印度尼西亚向北经缅甸、喜马拉雅山脉、中亚、西亚到地中海一带,现今地球上的活火山绝大部分都分布都在这两个带上。


应该说明的是,这三种类型的火山之间没有严格的界限。


休眠火山可以复苏,死火山也可以"复活"相互间并不是一成不变的。过去一直认为意大利的维苏威火山是一个死火山,在火山脚下,人们建筑起许多的城镇,在火山坡上开辟了葡萄园,但在公元26年维苏威火山突然爆发,高温的火山喷发物袭占了毫无防备的庞贝和赫拉古农姆两座古城,两座城市及居民全部毁灭和丧生。

 

根据火山堆来分类


1. 盾形火山


全部或基本上是多层碱性熔岩构成的是熔岩锥,它形状扁平、坡度缓(2~10°),顶部有碗状火山口。其中规模巨大的叫盾形火山。地球上较少出现。

 

2. 成层火山(复式火山)


全部由火山碎屑组成的是碎屑锥。其平面近似圆形,坡度约30°,顶部有一个漏斗状火山口。由熔岩和碎屑互层构成的叫复合锥,也叫层状火山锥。其坡度大多超过30°,形状比较对称,上部多熔岩,下部和边缘主要是火山碎屑。火山口呈碗状或漏斗状。有些火山锥坡上还有小型火山锥,其通道与主火山锥的通道相连,无独立的岩浆源。这种小型火山锥称寄生锥。地球上的火山大多为此种。

 

二.形成原理


在距离地面大约32公里的深处存在大量高温液体,其温度之高足以熔化大部分岩石。岩石熔化时膨胀,需要更大的空间。世界的某些地区,山脉在隆起。这些正在上升的山脉下面的压力在变小,这些山脉下面可能形成一个熔岩(也叫岩浆)库。这种物质沿着隆起造成的裂痕上升。熔岩库里的压力大于它上面的岩石顶盖的压力时,便向外迸发成为一座火山。


喷发时,炽热的气体、液体或固体物质突然冒出。这些物质堆积在开口周围,形成一座锥形山头。火山口是火山锥顶部的洼陷,开口处通到地表。锥形山是火山形成的产物。火山喷出的物质主要是气体,但是象渣和灰的大量火山岩和固体物质也喷了出来。实际上,火山岩是被火山喷发出来的岩浆,当岩浆上升到接近地表的高度时,它的温度和压力开始下降,发生了物理和化学变化,岩浆就变成了火山岩。


具体来说,针对不同类型的火山,出现了几种不同的解释和理论。


 

1. 板块漂移学说


根据物理性质可将地球上层自上而下分为刚性的岩石圈和塑性的软流圈两个圈层。岩石圈在侧向上被地震带所分割,形成若干大小不一的板块,称为岩石圈板块,简称板块。各板块的厚度不同,约在几十千米至 200千米左右。全球共可分为六大板块: 欧亚板块、太平洋板块、印度-澳大利亚板块、南极洲板块、美洲板块、非洲板块,在这六大板块中还可进一步划分为若干小板块。两个板块之间的接触带称为板块边界。


板块边界可分为三类:


(1)聚合性板块边缘


二相互汇聚、消亡的板块边界。可分两个亚类:俯冲边界和碰撞边界。现代俯冲边界位于太平洋周缘的海沟,大洋板块在此俯冲 、潜没于另一板块之下;大洋板块俯冲殆尽,两侧大陆相遇汇合并相互碰撞乃形成碰撞边界,欧亚板块南缘的阿尔卑斯- 喜马拉雅带是典型的板块碰撞带的实例

 

图片1.png

 

2)分离型板块边缘


又称生长边界,为二相互分离的板块边界。见于洋中脊或洋隆,以浅源地震、火山活动、高热流和引张作用为特征。洋中脊轴部是海底扩张的中心,也是地幔物质上涌、冷凝,生长出新的洋底岩石圈并添加到两侧分离的板块后缘所在。

 

图片2.png

 

3)错动型板块边缘


相当于转换断层,是二相互剪切滑动的板块边界。地震、岩浆活动、变质作用、构造活动等主要发生在板块边界

 

图片3.png

 

火山形成--板块漂移学说的具体体现


环太平洋火山带(又称环太平洋带、环太平洋地震带或火环)是一个围绕太平洋经常发生地震和火山爆发的地区,全长40,000公里,呈马蹄形。环太平洋火山带上有一连串海沟、列岛和火山,板块移动剧烈。环太平洋火山带共有活火山512座,占全球活火山数量的80%。位于亚欧板块和太平洋板块之间,地壳运动频繁。

 

2. 地幔柱假说


威尔逊(Wilson1963)提出了热点的概念,Morgan(1971)提出了地幔柱的概念,Larson(1991)提出了超级地幔柱概念,Campbell et a1(1992)提出了冷地幔柱问题,Hill et a1(1992)对地幔柱与板块构造的关系做了初步分析;Maruyama(1994)提出了地幔柱构造说的初步概念,以及全球构造概念的热地幔柱上升与板块俯冲的冷地幔柱下降的模式,他认为地幔柱构造概括了地球表层的岩石圈板块构造、深部主体的地幔柱构造、地核的生长构造,把板块构造和地幔柱构造作为地幔热对流的两个端元。


托福阅读TPO27Formation of Volcanic Islands 具体描述了地幔柱的概念。


Although this idea was not immediately accepted, the dating of lavas in the Hawaii (and other) chains showed that their ages increase away from the presently active volcano, just as Daly had suggested. Wilson's analysis of these data is now a central part of plate tectonics. Most volcanoes that occur in the interiors of plates are believed to be produced by mantle plumes, columns of molten rock that rise from deep within the mantle. A volcano remains an active “hot spot” as long as it is over the plume. The plumes apparently originate at great depths, perhaps as deep as the boundary between the core and the mantle, and many have been active for a very long time. The oldest volcanoes in the Hawaii hot-spot trail have ages close to 80 million years. Other islands, including Tahiti and Easter Islands in the pacific, Reunion and Mauritius in the India Ocean, and indeed most of the large islands in the world's oceans, owe their existence to mantle plumes. (TPO27Formation of Volcanic Islands)


地幔柱构造理论的研究者称,地幔柱构造理论是继大陆漂移和板块构造说之后人类认识地球的第三次浪潮。


地幔柱理论主要研究非板块构造学形成的火山,如夏威夷群岛火山的形成。夏威夷群岛链并不在环太平洋火山带上,也不属于板块交界点,因此必定有其他的原因来解释该地区的火山现象。夏威夷式火山喷发时熔融的岩浆从地下溢出,但没有爆炸现象,气体和火山碎屑喷发物也很少。在熔岩喷发之前,岩浆从地壳下部上涌,直到地表从火山口漫出。有时,熔岩表面形成一层薄壳,然后薄壳裂开,熔岩再流出来。


太平洋板块上的夏威夷群岛的年龄由西北方向东南方向递减。西部最北端年龄为7500-8000万年;转折处的中途岛则降至4310万年,到了西段的Niihau岛,其年龄只有600万年,到最东端夏威夷岛的火山目前仍在喷发。如果单单是用经典的板块构造理论是无法解释的,原因是该理论只能解释板块交接处的作用,而不能解释太平洋板块内部岩浆活动。1963年,Wilson提出了热点假说来试图解释夏威夷-天皇海山岛链的形成原因,即运动的太平洋漂过固定的热点后形成连续的、阶梯状的火山。随后,Morgan发展了热点学说,并提出了地幔柱假说。


地质热力作用是盆地发育演化和改造的主要因素,随着研究深入,大陆垂向热力作用及其热力构造陆续被发现,其中地幔热柱型是热力构造中非常重要的类型。热点是下地幔圆柱状地幔柱在地表的表现,这个热点在8000万年中一直处于活动之中。热点涌出地幔柱,熔融了软流层上部的岩石圈,形成了一个窗口,岩浆由此喷出冷却、堆积,最终形成了火山岛。


随后太平洋板块移动,但是热点固定不动,窗口与地幔柱脱离后便重新闭合,这样一来其上的火山也无岩浆喷出而熄灭,而新移动到热点上方的太平洋板块又被熔融,形成新的火山岛。最终这些火山岛组合起来,就形成了现在的夏威夷群岛。这也就解释了为何夏威夷-天皇海山岛链的火山年龄呈阶梯型分布。

 

 

三.其他星球上的火山


1. 金星上的火山(大多为盾状火山)


金星地表没有水,空气中也没有水份存在,其云层的主要成分是硫磺酸,而且较地球云层的高度高得多。由于大气高压,金星上的风速也相应缓慢。这就是说,金星地表既不会受到风的影响也没有雨水的冲刷。因此,金星的火山特征能够清晰地保持很长一段时间。


金星没有板块构造,没有线性的火山链,没有明显的板块消亡地带。尽管金星上峡谷纵横,但没有那一条看起来类似地球的海沟。


迹象表明,金星火山的喷发形式也较为单一。凝固的熔岩层显示,大部分金星火山喷发时,只是流出的熔岩流。没有剧烈爆发、喷射火山灰的迹象,甚至熔岩也不似地球熔岩那般泥泞粘质。这种现象不难理解。由于大气高压,爆炸性的火山喷发,熔岩中需要有巨大量的气体成分。在地球上,促使熔岩剧烈喷发的主要气体是水气,而金星上缺乏水分子。另外,地球上绝大部分粘质熔岩流和火山灰喷发都发生在板块消亡地带。因此,缺乏板块消亡带,也大大减少了金星火山猛烈爆发的几率。


金星有150多处大型盾状火山。这些盾状直径多在100公里至600公里之间,高度约有0.35公里。其中最大的一座,直径700公里,高度5.5公里。比起地球上的盾状火山,金星火山显得更加平坦。事实上,最大的金星盾状火山,其基底直径已经接近火星上的Olympus火山,但是由于高度不足,体积比起Olympus要小得多。

 

2. 火星上的火山(大多为盾状火山)


火星的火山和地球的不太一样,除了重力较小使山能长的很高之外缺乏明显的板块运动,使火山分布是以热点为主,不像地球有火环的构造。火星的火山主要分布于塔尔西斯高原、埃律西姆地区和零星分布于南方高原上,例如希腊平原东北的泰瑞纳山(Tyrrhena Patera)。


火星地形图中,在西半球耸立一个醒目的特征,中央即为塔尔西斯高原,高约14公里,宽过6500公里,伴随着盛行火山作用的遗迹,包含五座大盾状火山,包括太阳系最高的奥林帕斯山,有27公里高,600公里宽。其他四座包括艾斯克雷尔斯山、帕弗尼斯山、阿尔西亚山和亚拔山--以体积和1600公里的直径来看是太阳系最大的山。艾斯克雷尔斯山高度大约18225米,曾被误认为是火星最高的山,帕弗尼斯山高度也超过14千米,阿尔西亚山高度大约17.7千米,火山口直径大约116千米,亚拔山在塔尔西斯高原最北边,基座宽达1600千米,但是最高点只有6000米,不过火山口直径却有136千米,是五大火山中最大的一个。在大火山之间亦散布著零星的小火山。


火星表面的地貌,包括火山的形成,都在TPO25 The Surface of Mars中有所体现:


The surface of Mars shows a wide range of geologic features, including huge volcanoes-the largest known in the solar system-and extensive impact cratering. Three very large volcanoes are found on the Tharsis bulge, an enormous geologic area near Mars's equator. Northwest of Tharsis is the largest volcano of all: Olympus Mons, with a height of 25 kilometers and measuring some 700 kilometers in diameter at its base. The three large volcanoes on the Tharsis bulge are a little smaller-a “mere” 18 kilometers high.


火星的表面有很多年代已久的环形山。但是也有不少形成不久的山谷、山脊、小山及平原。环形山的成因有很多:如陨石撞击坑,火山口。


以上就是关于火山的考点总结,包括火山的分类,火山的形成原理,以及涉及到其他星体上的火山形态。


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