路边一座圆锥形小山,坡面陡、顶部有凹坑,常被当成火山锥的全部样式。凹坑只说明底下有通道,说明不了锥体由什么堆成。真正管用的是坡度、内部层序与底径对高度的比值,三样都能在野外量出来。
先量坡度:盾状最缓,层状上陡下缓,渣锥接近碎屑休止角
盾状火山坡度最缓,通常在 2–10 度之间,横宽远大于高,靠低黏度玄武岩一次次漫流铺开,坡面平顺,几乎找不到放射状冲沟。层状火山上部 20–35 度、下部 5–10 度,坡面呈上陡下缓的内凹曲线。
渣锥坡度接近碎屑的休止角,30–33 度,整坡近乎直线,没有内凹。量法是在坡面取 10 米水平距离,测两端高差再换算成角度,同一面坡量三处取中位数,单点读数常被局部垮塌带偏,多量几处就能把误差压住。
再看内部:层状锥是熔岩与碎屑互层,渣锥几乎全是碎屑
剖面上最清楚。层状火山由熔岩流与火山碎屑一层层交替堆成,单层厚几十厘米到几米,层面向外倾,倾角与坡角一致。渣锥几乎全由火山砾与火山灰组成,层理薄而不连续,常见火山弹。
盾状火山的剖面几乎全是熔岩流,单层厚 1–10 米,层间少见碎屑夹层,顶面常保留绳状结壳。本文判断:缺少天然剖面时,可改看坡面松散物,踩上去大量滚动火山砾、坡面少见整层熔岩的,多半是渣锥。
最硬的判据是高径比:底径除以高度把三类分开
底径除以高度,盾状火山常在十倍以上,层状火山多在五到十倍,渣锥两三倍但高度很少超过 300 米。把两个数记在纸上再除,比凭眼睛估坡稳,山坡的透视会把陡缓看反,远看陡的其实很缓。
以实例校验:底径十几倍于高度的盾状火山,平均坡角只有 6 度左右;底径约为高度三倍多的渣锥,坡角可到 32 度。同样高度、底径一缩,坡度立刻变陡,这也是三者最容易分开的地方。
混进来的是熔岩穹丘与玛珥,它们不属这三类
熔岩穹丘由高黏度熔岩挤出,坡度 30–40 度但体积小,顶部圆钝、少见层理,直径常不到 1 公里。玛珥是蒸汽爆发形成的低平环形坑,坑缘高出地面不到 30 米,坑内常积水,水面之下多为凝灰岩与湖相沉积。
还有一类是侵蚀残丘。老火山被剥蚀后只剩通道附近的硬核,坡面由围岩决定,与原始锥形无关。坡面一旦露出成层沉积岩或变质岩,就该按残丘处理,不能再套火山锥的三分类。
关键数据
下列数值为常见范围,受气候剥蚀与后期充填影响会有偏离。本文判断:先量坡度再算高径比,两步都过关再谈类型,单看锥形最容易被残丘误导。
- 盾状火山坡度 2–10 度,坡面平顺、少放射状沟谷
- 层状火山上部 20–35 度、下部 5–10 度,坡面内凹
- 渣锥坡度 30–33 度,高度很少超过 300 米
- 量坡取 10 米水平距离,同面坡量三处取中位数
- 盾状熔岩单层厚 1–10 米,层间碎屑夹层少见
- 熔岩穹丘 30–40 度,直径常不足 1 公里
- 玛珥坑缘高出地面不到 30 米,坑内常积水
边界:冰蚀与切沟会让坡度读数偏低或偏高
边界出现在被冰川或流水改造过的锥体。冰蚀会把锥顶削平、把坡面改成岩槛与洼地,量出的坡度偏小;流水切沟把坡面切成放射状沟谷,沟间残留的坡角可以超过 40 度,与原生的锥面坡度差出十几度,读数已不可比。
另一处边界是复合锥。同一座山不同高度坡度差别很大,只量一处会得出相反结论。本文判断:应在 4 个方向各量一次再取中位数,方向间相差超过 10 度,说明锥体已被改造,三分类只能作参考,改按残丘与改造程度描述。
参考文献
- 路凤香, 桑隆康 主编.《岩石学》. 地质出版社, 2002. —— 火山岩的产状与火山机构。
- Best M. G. Igneous and Metamorphic Petrology. Blackwell Science, 2003. —— 火山锥形态与熔岩性质的关系。
- Sigurdsson H. (ed.) Encyclopedia of Volcanoes. Academic Press, 2000. —— shield volcano、cinder cone 与 maar 条目。