幕間休息：日落火山口

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，僅反映作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點

（向聖海倫斯火山的粉絲們道歉。我沒有提前寫好本週的連載，現在我的子宮發作了。我們下週將繼續這個傳奇故事。現在，我先向你們扔一個來自En Tequila Es Verdad的轉載，向你們介紹一座我年輕時的火山。這是在2009年7月寫的。我為你們稍微美化了一下照片。在過去，我沒有超級棒的照片編輯軟體。我希望你們像我一樣喜歡這座可愛的小型火山渣錐——它真是個美人，雖然不是孤山。啊-哈-哈。抱歉，我剛剛忍不住開了個玩笑。你們知道地質學家和雙關語……）

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對於當地人來說，1064-65*年的冬天並不好過。一條6英里長的裂縫張開，開始噴湧熔岩。然後，裂縫的一端開始向他們噴射火山渣，滾燙的新鮮火山灰和火山礫壓塌了他們地穴房屋的屋頂。隨後，更多的熔岩流填滿了森林覆蓋的山谷。最終，玉米地被掩埋，景觀發生了相當大的改變，而極度震驚的西納瓜人發現了玄武岩玉米棒鋪路藝術。他們搬遷到附近不太容易發生爆炸的地方，在那裡，一座美麗的新火山成為了背景，併為他們的田地帶來了肥力。

當您住在舊金山火山區時，這些事情就會發生。

如果沒有其下方的熱點，亞利桑那州北部將是一片平坦乾旱的高原。600萬年來，火山在這裡爆發，穩步向東推進。該火山區西起威廉姆斯，東至小科羅拉多河畔，南起弗拉格斯塔夫以南，北至卡梅倫附近，面積約1800平方英里。它包含了亞利桑那州的最高點——12,633英尺的漢弗萊斯峰——以及最年輕的火山日落火山口。如果您正在尋找特定型別的火山，舊金山火山區很可能擁有它，從熔岩穹丘到層狀火山，再到各種形狀和大小的數十個火山渣錐。擁有600多座火山可供選擇，您不會抱怨。如果您真的幸運，您可能會有機會看到一座新火山的誕生，因為該火山區仍然可能活躍。地質學家認為，未來任何火山爆發的規模都將足夠小，既能帶來壯觀的景象，又不會給當地居民帶來太多的不便。

日落火山口本身也會帶來相當壯觀的景象。六英里長的火幕是開場表演，雖然它可能不如許多夏威夷裂縫噴發那樣劇烈，但鮮紅色的熔岩從地面噴射而出仍然令人印象深刻。但這僅僅是序幕。沿著裂縫的活動迅速減緩，集中在北端，真正的表演才剛剛開始。爆炸將熔岩碎片噴射到高空中；當這些碎片在空中冷卻時，其中溶解的氣體逸出並形成了數十個氣孔，使碎片佈滿了石化的氣泡。它們像雨點般落在噴口周圍，堆積成一個錐形。熱量、氣味和噪音會讓人感到難以承受。

我們很清楚西納瓜人看到了什麼。它很可能有點像帕裡庫廷火山的誕生。

聲音很大，不是嗎？人們開始理解為什麼西納瓜人給它喂玉米：我猜他們當時正拼命地想讓它平靜下來。

如果他們在附近的山上找到好的 vantage point，他們可能會看到新生的火山口碎片在熔岩流上漂走。你仍然可以在博尼託熔岩流中看到紅色氧化集塊巖的碎片，那是原始火山錐的一部分。

爆炸持續不斷，用新鮮的火山渣填滿了日落火山口的巨大裂口，並使這座火山擁有了光滑、無瑕的山坡。

隨著火山噴發減弱，奇妙的事情發生了。噴氣孔在火山口邊緣附近形成，噴出熱氣，氧化了玄武岩火山渣。其中包含的鐵基本上生鏽了，將火山口邊緣染成了絢麗的日落色彩。噴氣孔用二氧化矽、石膏和氧化鐵固結了火山口邊緣；作為點睛之筆，它們沉積了硫化物、蛋白石、赤鐵礦、黃鉀鐵礬和磁鐵礦。大自然創造了一件傑作。

當一切塵埃落定時，這座火山的高度達到了1000英尺，寬度為1英里，幷包含一個400英尺深的火山口，該火山口本身又包含一個160英尺深的次級火山口。當地的西納瓜人可能會認為這是對他們因火山活動而被逐出森林山谷的不錯補償。

可見的日落火山口內部覆蓋著一層光滑的火山渣，但如果我們前往西邊幾英里外的紅山，我們可以看看它的內部。

這是火山渣錐被侵蝕的內部。蒸汽和滲透的水將其火山渣和火山灰層與固結日落火山口的同類礦物氧化物焊接在一起，形成了一種稱為凝灰岩的火山物質。我們之所以能看到火山渣錐的內部結構，是因為紅山的整個西側都被熔岩流沖走了，留下了一個從錐體中雕刻出來的巨大圓形劇場。這一次，沒有任何爆炸活動來填補缺失的部分。

熔岩可以做出一些相當驚人的事情。得益於亞利桑那州北部涼爽乾燥的氣候，我們可以近乎不受風化的觀察到熔岩的活動。雨水和融雪直接滲入地下，而不會過多地擾亂熔岩流的表面。如果不是熔岩流上點綴著地衣和耐寒灌木，你可能會認為它們是上週才噴發的。

日落火山口周圍的大部分熔岩流都由塊狀熔岩構成。夏威夷人稱之為“a'a”是有原因的，它的意思基本上是“多石的、粗糙的熔岩”。它是一種多石的、粗糙的熔岩，由浮渣組成，破碎的熔岩塊由緻密的糊狀核心在頂部攜帶。當較熱的核心向下滲流時，浮渣也隨之前行，像一群在慢動作水上樂園裡過度興奮的孩子一樣翻滾過前緣。翻滾的碎塊隨著熔岩流的緩慢移動而被掩埋。因此，你會得到一種熔岩三明治：頂部和底部是浮渣，中間是糊狀物。不過，不要咬一口新鮮的熔岩流：它的噴發溫度為1000-1100攝氏度。那是1800-2000華氏度。真是太熱了。

在我還是個小孩子的時候，我們的老師給我們看了一段在冰島拍攝的塊狀熔岩流的影片。我永遠不會忘記那個聲音。當浮渣翻滾時，它會發出像一個巨大的瓷器櫃被撞倒一樣的刺耳聲音。這段來自夏威夷的影片很好地展示了這一點。

這是不是，或者說不是，簡直太棒了？

塊狀熔岩由玄武岩熔岩流形成有兩種方式。其中一種是當玄武岩富含氣泡且溫度（相對）較低時，因此粘度較高。另一種是當熔岩流的應變率很高時——例如當它撞擊陡峭的地面時。請記住這一點，因為它將影響接下來的討論。

日落火山口的熔岩流並不侷限於塊狀熔岩。博尼託熔岩流開始於火山的西緣附近，是繩狀熔岩，這是一個夏威夷語單詞，意思是“光滑、 непрерывный 熔岩”。它是一種流動性更強的玄武岩，形成美麗、光滑的表面，雕刻成起伏的波浪或繩索狀的環。它之所以這樣形成，是因為非常流動的熔岩在地表凝結的硬殼下移動的方式。它是很熱的物質，溫度為1100-1200攝氏度（2000-2100華氏度），氣體氣泡含量低。

現在，有趣的是：繩狀熔岩很容易變成塊狀熔岩，這取決於熔岩流的走向。如果繩狀熔岩遇到上坡，它會冷卻、減速並變得佈滿浮渣。當熔岩流進一步遠離噴發地點冷卻時，也會發生同樣的事情。這不是很棒嗎？

您可以從這段繩狀熔岩和塊狀熔岩流匯合的影片中瞭解類似情況的外觀。

繩狀熔岩在夏威夷語中也意味著“適合行走”。當我小時候參觀火山口時，我們的實地考察指南這樣解釋了名字的由來：夏威夷人赤腳走過熔岩流時，會試圖在粗糙的東西上踮起腳尖，驚呼：“啊！啊！”然後，當他們的腳踩到光滑、舒緩的表面時，他們會鬆一口氣：“嗯……繩狀熔岩！”

您現在永遠不會忘記這種區別了吧？

博尼託熔岩流在從山上流出的過程中失去氣體，從繩狀熔岩變成了塊狀熔岩。由於較冷的地殼下方的液態熔岩的摩擦阻力，其表面形成了巨大的裂縫，並且當熔岩從下方排出時，較弱的地殼坍塌了。它是日落火山口兩個熔岩流中最年輕和最大的一個。它覆蓋了近兩平方英里，中心深度達100英尺，邊緣深度不到6英尺。它填滿了一個被較老火山包圍的盆地。另一個主要的熔岩流卡納阿熔岩流沿著一條古老的河床流動了數英里，寬度從未超過1000英尺。日落火山口持續的噴發使其表面覆蓋著火山渣，使得更多的植被在其表面紮根。這兩個熔岩流以及火山渣都是鹼性橄欖玄武岩，由斜長石、橄欖石和輝石的微觀晶體組成。偶爾嵌入玄武岩中的大塊白色石頭是捕虜岩，在這種情況下，它是在熔岩從下伏地層中撕裂出一塊凱巴布石灰岩並將其帶走時形成的。

博尼託熔岩流是您將看到最有趣的構造的地方。對於熔岩速成課程來說，沒有什麼比蜿蜒穿過它的步道更好的了。您可以參加線上實地考察，但我們將在本文中介紹一些要點。

如果您以前從未在同一句話中使用過“熔岩”和“牙膏”，那可能是因為您從未見過擠壓丘。這些擠壓丘是在粘稠的、部分冷卻的熔岩擠過熔岩流中已經硬化的裂縫時形成的。它幾乎與牙膏的稠度相同。仔細觀察會發現它在刮擦周圍堅硬的石頭時留下的痕跡。

博尼託熔岩流還包含熔岩管，這些熔岩管是在熔融岩石從其凝固的周圍環境中排出時形成的。這些管道是冷的——玄武岩是一種極差的隔熱材料。在亞利桑那州較冷、較潮溼的日子裡，這些管道曾經全年都結冰。現在，它們通常是乾燥的，但很寒冷。唉，博尼託的主要管道在一段時間前坍塌了，所以你不能再去探索它了。這對幽閉恐懼症患者來說是個好訊息，但對我們這些洞穴探險家來說就不是什麼好訊息了。

你可以用熔岩丘來安慰自己。

是的，我知道你們大多數人會將“hornito”這個詞與龍舌蘭酒聯絡起來，這是有充分理由的——Hornitos是一個優秀的品牌。但在這種情況下，“hornito”的意思是在玄武岩熔岩流表面形成的小型噴濺錐。它是在熔岩被迫向上穿過冷卻的表面時形成的。熔岩丘由熔岩流本身供給，而不是像普通噴濺錐那樣由自身的岩漿源供給。它們是陡峭的噴濺熔岩堆，這些熔岩濺落下來並覆蓋在正在發育的錐體上，並在移動過程中自行焊接。當熔岩落下時，仍然是部分液體的，這就是為什麼它沒有形成明顯的火山渣，儘管原理大致相同。

觀看它的形成過程是一種令人著迷的體驗。

日落火山口的熔岩丘曾經更高，但火山的焊接效果並不是很好，而且人們透過坐在上面並帶走碎片將其破壞了。不過，它仍然是一個令人印象深刻的特徵。

剛過了熔岩丘，您就會看到一些看起來像迷你火山渣錐的東西。這是一個火山渣沙丘。這讓您對日落火山口噴射出多少物質有了一些概念。

日落火山口是地質學家的夢想之地。在美國大陸，很少有地方能如此精彩地展示火山活動，而且沒有所有討厭的植物阻礙視線。而且，在地平線上，古老的海洋裸露在外，史前住所俯瞰著彩繪沙漠的景色。

但那是另一個“週日震撼科學”的故事了。現在，我只想給您留下一幅日落火山口及其熔岩流的肖像，讓您思考熾熱的岩石創造藝術品的力量。

參考文獻:

Bezy, John V. (2003): 弗拉格斯塔夫地區地質指南。圖森，亞利桑那州：亞利桑那州地質調查局。

Hanson, Sarah L. (2003): 路邊地質學：沃帕特基和日落火山口火山國家紀念碑。圖森，亞利桑那州：亞利桑那州地質調查局。

Priest, Susan S. 等人 (2001): 亞利桑那州舊金山火山區。《美國地質調查局概況介紹》017-01。