冰川对火山喷发和地震的影响

《冰川对火山喷发和地震的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、地球科学原理之17冰川对火山喷发和地震的影响广东海洋大学廖永岩（电子信箱：rock6783@126.com）1冰川形成对火山喷发和地震的影响在冰川形成和消融过程中,的确有相应的火山形成，这已为大量的地质资料所证明（KennetandStott,1991;Zachos,et.al.,1993;EldholmandThomas,1993;Zachos,et.al.,1994;Renne,et.al.,1995;Clark,et.al.,1986;Jin,et.al.,2000;ZhouandKyte

2、,1988）。但是，冰川的形成和消融如何引起火山喷发和地震？或者说，冰川形成和消融引发大规模火山喷发和地震的原因如何？这却很少有资料报道。绿色植物的光合作用，导致CO2等温室气体的浓度降低，使大气温度下降。当两极及高山的温度下降至0℃以下时，极地及高山冰川形成（Berner,1997;Berner,1993）。地球表面是由地壳和上地幔围成的固态岩石圈。岩石圈内，则为具有一定液态性质的软流层。所以，在一定程度上，可以把地球看成是一个由固态岩石圈围成的液体球。在第四纪冰川时期，欧洲斯堪的纳维亚地区和

3、加拿大哈得逊湾地区都存在过北极冰川。最近15000年以来，哈得逊地区抬升了大约300m，这一地区至今还保持着每年上升2cm的速度。经过计算，该区地面要恢复到冰期以前的原有高度，并重建地壳均衡状态，还需要再上升80m。斯堪的纳维亚地区，近万年来，其上升幅度达250m，至今仍以每年1cm的速度上升（陶世龙，1999；Stacey,1992）。这说明，地球这个由固态岩石圈圈闭而成的液体球，具有一定的塑性。冰川形成时，冰川下的地壳和冰川一道，在冰川巨大质量的重力作用下会下沉。冰川消融时，由于这个巨大重力

4、的消失，会反弹性上升。冰川和地壳的这种下降作用，会造成火山喷发和地震。下面，我们以现有的南极冰盖为例，来分析这种作用过程。冰盖未形成时，岩石圈和地幔处于流体静力学平衡状态（见图1，a）。当南极冰盖形成时，2.64×1019kg的海洋水转移至南极，引起海退；海洋岩石圈上的重量将减少，南极大陆岩石圈上的重量将大大增加（见图1，b）。在冰川形成时产生的巨大重力缓慢作用下，地球表现出明显的塑性（刘本培和蔡运龙，2000）（见图1，c-f），南极冰盖下的地壳将大幅度下降（见图1，c-f）。地球是一个密闭流

5、体球体，岩石圈就是这个密闭流体的容器。根据流体力学原理，密闭流体在外力的作用下，流体不会或几乎不会被压缩；根据巴斯噶原理：“施加压强于密闭容器内的流体，此压强无变化地传到流体的各部分及容器的器壁”（赵景员和五淑贤，1981）。所以，当巨大质量的冰川引起南极岩石圈下陷时，将产生巨大的压强，流体地幔会把这个压强传至地幔的任何地方，并传至垂直于地壳的任何方向，且压强不变，方向向外（见图1，b）。这样，地球将在这个巨大作用力的作用下，向外膨胀（图1，c-f）。图1.南极冰川形成引起的造海过程.A，岩浆从

6、洋中脊涌出；B，南极冰川；C，老岩石圈；D，软流层；E，由洋中脊处涌出岩浆形成的新海洋岩石圈.“→”示火山喷发因为地球可看成一个密闭流体容器，若岩石圈的某处不破裂，冰川及冰川下地壳就不会下陷。北极冰川地区现在反弹性上升的事实告诉我们，北极冰川形成时，的确曾下陷过。这说明，北极冰川形成时，曾使地球膨胀而至地壳撕裂过。或者说，冰川形成时产生的重力，足够使地壳破裂。地球向外膨胀时，地球表面积将增加；也就是说，冰川形成的巨大作用力，在岩石圈的某处（最易破裂处，一般为洋中脊），将其撕裂，这就是地震。为了释

7、放压力，岩浆将会从破裂处喷出，这就是火山喷发。大量岩浆从洋中脊排出，也会使海底扩张，产生造海运动（图1，d-f）。因冰川的形成，是由于长期的光合作用，使大气中的CO2浓度过低，温室效应过弱而造成的（Berner,1997;Berner,1993）。所以，火山喷发喷时，大气或海洋中的CO2浓度，应是最低时。由于火山喷发和地震，将大量的CO2补充至大气或海洋中。当火山喷发和地震释放入海洋和大气中的CO2大于植物光合作用消耗的量时，海洋和大气中的CO2浓度停止下降，并开始升高。这时，冰川形成停止，地球

8、进入冰期。因这时大气或海洋中的CO2，主要以火山喷发和地震等地球去气作用产生的气体为主；而地球去气气体的δ13C值相当低，为-7左右。大量的去气气体进入大气和海洋，会造成δ13C负漂移。最负值接近或等于-7，说明这种CO2气体，几乎是由去气气体组成。在局部区域，若火山喷发时，造成了甲烷等天然气水合物的气化释放的话，有可能加速δ13C值负漂移。但是，和火山喷发及地震释放入大气和海洋中的CO2相比，天然气水合物释放出的甲烷量毕竟有限，不会造成δ13C值负漂移过强。2冰川消融对火山喷发和地震的影响冰川