幕间休息：日落火山口

本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点

（向圣海伦斯火山的粉丝们道歉。我没有提前写好本周的连载，现在我的子宫发作了。我们下周将继续这个传奇故事。现在，我先向你们扔一个来自En Tequila Es Verdad的转载，向你们介绍一座我年轻时的火山。这是在2009年7月写的。我为你们稍微美化了一下照片。在过去，我没有超级棒的照片编辑软件。我希望你们像我一样喜欢这座可爱的小型火山渣锥——它真是个美人，虽然不是孤山。啊-哈-哈。抱歉，我刚刚忍不住开了个玩笑。你们知道地质学家和双关语……）

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对于当地人来说，1064-65*年的冬天并不好过。一条6英里长的裂缝张开，开始喷涌熔岩。然后，裂缝的一端开始向他们喷射火山渣，滚烫的新鲜火山灰和火山砾压塌了他们地穴房屋的屋顶。随后，更多的熔岩流填满了森林覆盖的山谷。最终，玉米地被掩埋，景观发生了相当大的改变，而极度震惊的西纳瓜人发现了玄武岩玉米棒铺路艺术。他们搬迁到附近不太容易发生爆炸的地方，在那里，一座美丽的新火山成为了背景，并为他们的田地带来了肥力。

当您住在旧金山火山区时，这些事情就会发生。

如果没有其下方的热点，亚利桑那州北部将是一片平坦干旱的高原。600万年来，火山在这里爆发，稳步向东推进。该火山区西起威廉姆斯，东至小科罗拉多河畔，南起弗拉格斯塔夫以南，北至卡梅伦附近，面积约1800平方英里。它包含了亚利桑那州的最高点——12,633英尺的汉弗莱斯峰——以及最年轻的火山日落火山口。如果您正在寻找特定类型的火山，旧金山火山区很可能拥有它，从熔岩穹丘到层状火山，再到各种形状和大小的数十个火山渣锥。拥有600多座火山可供选择，您不会抱怨。如果您真的幸运，您可能会有机会看到一座新火山的诞生，因为该火山区仍然可能活跃。地质学家认为，未来任何火山爆发的规模都将足够小，既能带来壮观的景象，又不会给当地居民带来太多的不便。

日落火山口本身也会带来相当壮观的景象。六英里长的火幕是开场表演，虽然它可能不如许多夏威夷裂缝喷发那样剧烈，但鲜红色的熔岩从地面喷射而出仍然令人印象深刻。但这仅仅是序幕。沿着裂缝的活动迅速减缓，集中在北端，真正的表演才刚刚开始。爆炸将熔岩碎片喷射到高空中；当这些碎片在空中冷却时，其中溶解的气体逸出并形成了数十个气孔，使碎片布满了石化的气泡。它们像雨点般落在喷口周围，堆积成一个锥形。热量、气味和噪音会让人感到难以承受。

我们很清楚西纳瓜人看到了什么。它很可能有点像帕里库廷火山的诞生。

声音很大，不是吗？人们开始理解为什么西纳瓜人给它喂玉米：我猜他们当时正拼命地想让它平静下来。

如果他们在附近的山上找到好的 vantage point，他们可能会看到新生的火山口碎片在熔岩流上漂走。你仍然可以在博尼托熔岩流中看到红色氧化集块岩的碎片，那是原始火山锥的一部分。

爆炸持续不断，用新鲜的火山渣填满了日落火山口的巨大裂口，并使这座火山拥有了光滑、无瑕的山坡。

随着火山喷发减弱，奇妙的事情发生了。喷气孔在火山口边缘附近形成，喷出热气，氧化了玄武岩火山渣。其中包含的铁基本上生锈了，将火山口边缘染成了绚丽的日落色彩。喷气孔用二氧化硅、石膏和氧化铁固结了火山口边缘；作为点睛之笔，它们沉积了硫化物、蛋白石、赤铁矿、黄钾铁矾和磁铁矿。大自然创造了一件杰作。

当一切尘埃落定时，这座火山的高度达到了1000英尺，宽度为1英里，并包含一个400英尺深的火山口，该火山口本身又包含一个160英尺深的次级火山口。当地的西纳瓜人可能会认为这是对他们因火山活动而被逐出森林山谷的不错补偿。

可见的日落火山口内部覆盖着一层光滑的火山渣，但如果我们前往西边几英里外的红山，我们可以看看它的内部。

这是火山渣锥被侵蚀的内部。蒸汽和渗透的水将其火山渣和火山灰层与固结日落火山口的同类矿物氧化物焊接在一起，形成了一种称为凝灰岩的火山物质。我们之所以能看到火山渣锥的内部结构，是因为红山的整个西侧都被熔岩流冲走了，留下了一个从锥体中雕刻出来的巨大圆形剧场。这一次，没有任何爆炸活动来填补缺失的部分。

熔岩可以做出一些相当惊人的事情。得益于亚利桑那州北部凉爽干燥的气候，我们可以近乎不受风化的观察到熔岩的活动。雨水和融雪直接渗入地下，而不会过多地扰乱熔岩流的表面。如果不是熔岩流上点缀着地衣和耐寒灌木，你可能会认为它们是上周才喷发的。

日落火山口周围的大部分熔岩流都由块状熔岩构成。夏威夷人称之为“a'a”是有原因的，它的意思基本上是“多石的、粗糙的熔岩”。它是一种多石的、粗糙的熔岩，由浮渣组成，破碎的熔岩块由致密的糊状核心在顶部携带。当较热的核心向下渗流时，浮渣也随之前行，像一群在慢动作水上乐园里过度兴奋的孩子一样翻滚过前缘。翻滚的碎块随着熔岩流的缓慢移动而被掩埋。因此，你会得到一种熔岩三明治：顶部和底部是浮渣，中间是糊状物。不过，不要咬一口新鲜的熔岩流：它的喷发温度为1000-1100摄氏度。那是1800-2000华氏度。真是太热了。

在我还是个小孩子的时候，我们的老师给我们看了一段在冰岛拍摄的块状熔岩流的视频。我永远不会忘记那个声音。当浮渣翻滚时，它会发出像一个巨大的瓷器柜被撞倒一样的刺耳声音。这段来自夏威夷的视频很好地展示了这一点。

这是不是，或者说不是，简直太棒了？

块状熔岩由玄武岩熔岩流形成有两种方式。其中一种是当玄武岩富含气泡且温度（相对）较低时，因此粘度较高。另一种是当熔岩流的应变率很高时——例如当它撞击陡峭的地面时。请记住这一点，因为它将影响接下来的讨论。

日落火山口的熔岩流并不局限于块状熔岩。博尼托熔岩流开始于火山的西缘附近，是绳状熔岩，这是一个夏威夷语单词，意思是“光滑、 непрерывный 熔岩”。它是一种流动性更强的玄武岩，形成美丽、光滑的表面，雕刻成起伏的波浪或绳索状的环。它之所以这样形成，是因为非常流动的熔岩在地表凝结的硬壳下移动的方式。它是很热的物质，温度为1100-1200摄氏度（2000-2100华氏度），气体气泡含量低。

现在，有趣的是：绳状熔岩很容易变成块状熔岩，这取决于熔岩流的走向。如果绳状熔岩遇到上坡，它会冷却、减速并变得布满浮渣。当熔岩流进一步远离喷发地点冷却时，也会发生同样的事情。这不是很棒吗？

您可以从这段绳状熔岩和块状熔岩流汇合的视频中了解类似情况的外观。

绳状熔岩在夏威夷语中也意味着“适合行走”。当我小时候参观火山口时，我们的实地考察指南这样解释了名字的由来：夏威夷人赤脚走过熔岩流时，会试图在粗糙的东西上踮起脚尖，惊呼：“啊！啊！”然后，当他们的脚踩到光滑、舒缓的表面时，他们会松一口气：“嗯……绳状熔岩！”

您现在永远不会忘记这种区别了吧？

博尼托熔岩流在从山上流出的过程中失去气体，从绳状熔岩变成了块状熔岩。由于较冷的地壳下方的液态熔岩的摩擦阻力，其表面形成了巨大的裂缝，并且当熔岩从下方排出时，较弱的地壳坍塌了。它是日落火山口两个熔岩流中最年轻和最大的一个。它覆盖了近两平方英里，中心深度达100英尺，边缘深度不到6英尺。它填满了一个被较老火山包围的盆地。另一个主要的熔岩流卡纳阿熔岩流沿着一条古老的河床流动了数英里，宽度从未超过1000英尺。日落火山口持续的喷发使其表面覆盖着火山渣，使得更多的植被在其表面扎根。这两个熔岩流以及火山渣都是碱性橄榄玄武岩，由斜长石、橄榄石和辉石的微观晶体组成。偶尔嵌入玄武岩中的大块白色石头是捕虏岩，在这种情况下，它是在熔岩从下伏地层中撕裂出一块凯巴布石灰岩并将其带走时形成的。

博尼托熔岩流是您将看到最有趣的构造的地方。对于熔岩速成课程来说，没有什么比蜿蜒穿过它的步道更好的了。您可以参加在线实地考察，但我们将在本文中介绍一些要点。

如果您以前从未在同一句话中使用过“熔岩”和“牙膏”，那可能是因为您从未见过挤压丘。这些挤压丘是在粘稠的、部分冷却的熔岩挤过熔岩流中已经硬化的裂缝时形成的。它几乎与牙膏的稠度相同。仔细观察会发现它在刮擦周围坚硬的石头时留下的痕迹。

博尼托熔岩流还包含熔岩管，这些熔岩管是在熔融岩石从其凝固的周围环境中排出时形成的。这些管道是冷的——玄武岩是一种极差的隔热材料。在亚利桑那州较冷、较潮湿的日子里，这些管道曾经全年都结冰。现在，它们通常是干燥的，但很寒冷。唉，博尼托的主要管道在一段时间前坍塌了，所以你不能再去探索它了。这对幽闭恐惧症患者来说是个好消息，但对我们这些洞穴探险家来说就不是什么好消息了。

你可以用熔岩丘来安慰自己。

是的，我知道你们大多数人会将“hornito”这个词与龙舌兰酒联系起来，这是有充分理由的——Hornitos是一个优秀的品牌。但在这种情况下，“hornito”的意思是在玄武岩熔岩流表面形成的小型喷溅锥。它是在熔岩被迫向上穿过冷却的表面时形成的。熔岩丘由熔岩流本身供给，而不是像普通喷溅锥那样由自身的岩浆源供给。它们是陡峭的喷溅熔岩堆，这些熔岩溅落下来并覆盖在正在发育的锥体上，并在移动过程中自行焊接。当熔岩落下时，仍然是部分液体的，这就是为什么它没有形成明显的火山渣，尽管原理大致相同。

观看它的形成过程是一种令人着迷的体验。

日落火山口的熔岩丘曾经更高，但火山的焊接效果并不是很好，而且人们通过坐在上面并带走碎片将其破坏了。不过，它仍然是一个令人印象深刻的特征。

刚过了熔岩丘，您就会看到一些看起来像迷你火山渣锥的东西。这是一个火山渣沙丘。这让您对日落火山口喷射出多少物质有了一些概念。

日落火山口是地质学家的梦想之地。在美国大陆，很少有地方能如此精彩地展示火山活动，而且没有所有讨厌的植物阻碍视线。而且，在地平线上，古老的海洋裸露在外，史前住所俯瞰着彩绘沙漠的景色。

但那是另一个“周日震撼科学”的故事了。现在，我只想给您留下一幅日落火山口及其熔岩流的肖像，让您思考炽热的岩石创造艺术品的力量。

参考文献:

Bezy, John V. (2003): 弗拉格斯塔夫地区地质指南。图森，亚利桑那州：亚利桑那州地质调查局。

Hanson, Sarah L. (2003): 路边地质学：沃帕特基和日落火山口火山国家纪念碑。图森，亚利桑那州：亚利桑那州地质调查局。

Priest, Susan S. 等人 (2001): 亚利桑那州旧金山火山区。《美国地质调查局概况介绍》017-01。