最近權(quán)游第八季開(kāi)播,凜冬終于來(lái)臨,人類與異鬼決戰(zhàn)的主戰(zhàn)場(chǎng)終于拉開(kāi)帷幕。這是鐵王座落定前,冰與火的較量。
而地底深處的巖漿翻涌,地表噴出簇凈的清泉,這是在這個(gè)神奇的藍(lán)色星球中,神秘而壯闊的水與火的共舞——間歇泉。
間歇泉
間歇泉(Geyser)是以間歇性熱液和蒸汽噴發(fā)為特征的泉水。
間歇泉是一種相當(dāng)罕見(jiàn)的現(xiàn)象,它只在地球上少數(shù)幾個(gè)存在特殊水文地質(zhì)條件的地方形成。
一般來(lái)說(shuō),所有的間歇泉都位于活火山區(qū)附近,地表水與熱巖石接觸的平均深度約為2000米。加壓水的沸騰導(dǎo)致熱液和蒸汽從間歇泉表面噴口噴涌而出,即為間歇泉效應(yīng)。
間歇泉
Strokkur 間歇泉, 冰島
美國(guó)內(nèi)華達(dá)州Fly Geyser
間歇泉的形成
間歇泉是一種非永久性的地質(zhì)特征,通常在火山地區(qū)存在。當(dāng)水沸騰時(shí),產(chǎn)生的壓力迫使過(guò)熱的蒸汽和水柱通過(guò)間歇泉的內(nèi)部管道到達(dá)地表。間歇泉的形成需要火山地帶常見(jiàn)的三種地質(zhì)條件結(jié)合:接近地球表面巖漿提供的熱量;由裂縫、縫隙、氣孔空間以及孔穴組成的通道以及水被加熱時(shí)的儲(chǔ)庫(kù)。間歇泉常常沿著斷裂發(fā)育。
活動(dòng)間歇泉的剖面
間歇泉的噴發(fā)原理
間歇泉活動(dòng)是由地表水逐漸滲入地下,直到與巖漿加熱的巖石相遇而引起的。然后,加熱后的水通過(guò)巖石的氣孔及裂隙對(duì)流上升回地表。間歇泉通道的表面有一個(gè)小的通風(fēng)孔,通風(fēng)孔與一個(gè)或多個(gè)狹窄的通向地下蓄水層和壓密的巖石的通道相連。
Strokkur 間歇泉噴發(fā)過(guò)程——蒸汽從熱水中上升
當(dāng)間歇泉充滿時(shí),水柱頂部的水冷卻下來(lái),但由于通道狹窄,阻礙了水的對(duì)流冷卻,上面較冷的水壓著下面較熱的水,就像高壓鍋的蓋子一樣,使得水庫(kù)中的水變得過(guò)熱,并在遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)壓力沸點(diǎn)的溫度下保持液態(tài)。
Strokkur間歇泉噴發(fā)過(guò)程——水脈沖向上膨脹
最終,間歇泉底部附近的溫度上升到沸點(diǎn),迫使蒸汽上升到柱頂。當(dāng)它們沖破間歇泉的通風(fēng)口時(shí),一些水溢出或噴濺出來(lái),減輕了水柱的重量,降低了下面水的壓力。隨著壓力的釋放,過(guò)熱的水迅速變成蒸汽,在整個(gè)通道內(nèi)劇烈沸騰。膨脹的蒸汽和熱水產(chǎn)生的泡沫會(huì)從間歇泉口噴涌而出。
Strokkur 間歇泉噴發(fā)過(guò)程——表面破裂
硅華是間歇泉噴發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵條件。
硅華——主要是二氧化硅(SiO2),從巖石中溶解并沉積在間歇泉管道系統(tǒng)的壁上和表面。這些沉積物逐步堵塞將水帶到地表的通道,使壓力能夠一直被帶到頂部而不泄漏。當(dāng)間歇泉中剩余的水冷卻到沸點(diǎn)以下,噴發(fā)結(jié)束。加熱的地下水開(kāi)始滲入水庫(kù),整個(gè)循環(huán)又開(kāi)始了。
Strokkur 間歇泉噴發(fā)過(guò)程——噴涌與回落
不同的間歇泉,噴發(fā)的持續(xù)時(shí)間和連續(xù)噴發(fā)之間的時(shí)間差別很大,冰島的斯特魯克火山(Stokkur)每隔幾分鐘噴發(fā)幾秒鐘,而美國(guó)的大間歇泉(Grand Geyser)每8-12小時(shí)噴發(fā)10分鐘。
Grand Geyser噴泉型間歇泉
間歇泉的分類
間歇泉有兩種類型:噴泉型間歇泉和錐型間歇泉。
前者從水池中噴出,通常是一系列劇烈甚至猛烈的噴發(fā),后者是由硅質(zhì)泉華(包括硅華)的錐狀體或丘狀體中噴發(fā)而出,通常以穩(wěn)定的噴流形式噴發(fā),持續(xù)時(shí)間從幾秒鐘到幾分鐘不等。
黃石國(guó)家公園最著名的間歇泉之一——Old Faithful是錐型間歇泉。而地球上最高的可預(yù)測(cè)間歇泉——Grand Geyser是噴泉型間歇泉。
Old Faithful錐狀間歇泉
間歇泉與生物
部分間歇泉具有特殊的顏色,這是因?yàn)楸M管條件惡劣,但生命經(jīng)常以嗜熱原核生物的形式存在于其中。觀察證明,生命實(shí)際上有可能在高溫下存在,一些細(xì)菌甚至喜歡高于水沸點(diǎn)的溫度。已知有幾十種這樣的細(xì)菌。嗜熱微生物喜歡溫度從50-70°C,超嗜熱菌成長(zhǎng)最佳溫度高達(dá)80-110°C。
黃石公園Grand Prismatic Spring的明亮顏色
間歇泉的分布
間歇泉非常罕見(jiàn),需要水、熱和適合的通道系統(tǒng)的結(jié)合。這種組合在地球上很少見(jiàn)。美國(guó)黃石國(guó)家公園是最大的間歇泉地區(qū),有數(shù)千個(gè)溫泉,大約有300到500個(gè)間歇泉。它的九個(gè)間歇泉盆地?fù)碛兄澜缟弦话氲拈g歇泉。俄羅斯、智利、新西蘭和冰島等地也分布著許多間歇泉。
世界上主要的間歇泉分布
我國(guó)的間歇泉
我國(guó)西藏雅魯藏布江縫合帶、青海可可西西里地區(qū)和云南龍陵縣均有間歇泉的報(bào)道。達(dá)格架噴泉位于西藏日喀則昂仁縣切熱鄉(xiāng)境內(nèi),數(shù)百米長(zhǎng)的河谷兩側(cè)密布著大大小小幾十個(gè)泉眼,是中國(guó)規(guī)模最大間歇噴泉群。這里海拔5086米,距離國(guó)道219線約25公里。達(dá)格架噴泉的形成與喜馬拉雅山近代的上升活動(dòng)有關(guān),這里的噴泉群對(duì)于研究青藏高原地質(zhì)歷史具有重要的意義。
西藏達(dá)格架噴泉
間歇泉的用途
間歇泉作為一種地?zé)豳Y源和自然景觀,被用于發(fā)電、供熱和旅游等各種活動(dòng)。冰島的間歇泉田是世界上最具商業(yè)可行性的間歇泉地點(diǎn)之一。自20世紀(jì)20年代以來(lái),來(lái)自間歇泉的熱水被用來(lái)加熱溫室和種植食物。從1943年起,冰島就開(kāi)始使用間歇泉的蒸汽和熱水為家庭供暖。
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