火山

火山是地表下在岩浆库中的高温岩浆及其有关的气体、碎屑从行星的地壳中喷出而形成的，具有特殊形态的地质结构。
岩石圈由若干板块组成，它们漂浮在地幔的软流层之上，在板块的交界处岩石圈比较破碎，地下岩浆容易在此喷发形成火山。火山可以分为死火山、休眠火山和活火山。在一段时间内，没有出现喷发事件的活火山叫做睡火山（休眠火山）。另外还有一种泥火山，它在科学上严格来说不属于火山，但是许多社会大众也把它看作是火山的一种类型。
火山爆发可能会造成许多危害，常伴有地震，影响范围不仅在火山爆发附近。其中一个危险是火山灰可能对飞机构成威胁，特别是那些喷气发动机，其中灰尘颗粒可以在高温下熔化; 熔化的颗粒随后粘附到涡轮机叶片并改变它们的形状，从而中断涡轮发动机的操作。大型爆发可能会影响气温，火山灰和硫酸液滴遮挡太阳辐射并冷却地球的低层大气（或对流层）; 然而，它们也吸收地球辐射的热量，从而使高层大气（或平流层）变暖。 历史上，火山冬天造成了灾难性的饥荒。
虽然火山喷发会对人类造成危害，但同时它也带来一些好处。例如：可以促进宝石的形成；扩大陆地的面积（夏威夷群岛就是由火山喷发而形成的）；作为观光旅游考察景点，推动旅游业，如日本的富士山。
专门研究火山活动的学科称为火山学。
火山的成因及分布.
聚合板块边缘.
板块构造学说主张板块的运动，是由于地球内部软流圈的热对流造成的。而当板块互相推挤，密度较高的一边会下降到另一边下方，称作俯冲，而发生俯冲的带状地区称为俯冲带或聚合性板块交界。地底的高温会将隐没的板块熔融，形成岩浆。岩浆借由浮力缓缓上升，最后聚集成为岩浆库，就是火山底部储存岩浆的场所。而当岩浆中的气体压力累积达到一个程度，火山就爆发了。例如：埃特纳火山，与在环太平洋火山带地区的火山。
分离板块边缘.
有些火山分布在板块的张裂性交界上，也就是两个板块分离的带状地区。在这种地区，高温的地函物质会上升，形成海底火山山脉，称作中洋脊。当中洋脊在海平面以上时，形成火山岛; 例如冰岛。
热点.
还有一些火山并不位于板块的交接处，例如美国黄石复式破火山口及夏威夷群岛。火山学家称这些火山是坐落于「热点」上。目前热点的作用机制尚不清楚，但科学家普遍认同热点是由地函底部上升的「热柱」造成。当板块在热点上做水平移动时，便有一连串的火山生成。这样作用连续发生后，会造成一系列的火山岛群，而离热点越远的火山其生成年代越老，例如加拉帕戈斯群岛就出现此情况。
火山的分布.
受火山成因的影响，世界各地的火山大多分布在板块交界处，但仍有部分例外（热点）。主要的火山带包括：
火山的构造.
火山锥指火山喷出物在岩浆通道口堆积而成的锥形山丘，其大小受喷出物的物质和大小影响，主要分为、、火山渣锥（）和。火山锥上可能形成小型火山锥，其通道与主体火山锥的通道相连通但无独立的岩浆源，称为寄生锥。顶部的漏斗状洼地（原岩浆喷出口）称做火山口。岩浆喷出地表的通道，称为火山喉管，而一旦该通道为冷凝的岩浆阻塞，称火山颈。
火山的外形及地形.
层状火山.
层状火山（Stratovolcano，又称为成层火山），其外观多为对称的锥形。它们是由无数熔岩流不断堆积形成的。此种火山的熔岩黏滞性较高，通常为安山岩质。因其优美对称的外型，多成为观光胜地。大多数成层火山都是独立山峰。许多著名的山都属此类，例如：日本的富士山以及御岳山、台湾的七星山、菲律宾的马荣火山、美国的圣海伦火山、义大利的维苏威火山、斯特龙博利火山等。
盾状火山.
盾状火山（Shield Volcano）具有宽广缓和的斜坡，整体看来就像是一个盾牌。此种火山通常由玄武岩岩浆构成，流动性高，故能够分布在很大的区域，才能形成宽广的山形。最著名的例子是夏威夷群岛，这个群岛的每个岛屿都是一座巨大的盾状火山。而位于东非大裂谷的尔塔阿雷火山也是盾状火山，其火山口与夏威夷的基拉韦厄峰一样拥有十分罕见而长期活动的熔岩湖。
火山穹丘.
火山穹丘（lava dome，或称为熔岩穹丘），常见于火山口内或火山的侧翼，是一种圆顶状的突起，看起来类似某些植物的球根。火山穹丘是由高黏度的熔岩形成的，由于其黏度太高，不能从火山口远流，在火山口上及其附近冷却凝固。火山穹丘会成长，这是由于地底岩浆库的空间不足以容纳所有岩浆，导致部分岩浆挤入穹丘下方。如果成长中的穹丘是位于陡峭的山坡上，其成长有可能导致重心的不稳定，最后导致山崩或火山碎屑流。 1980年圣海伦火山爆发时归纳于火山穹丘这类侧锋喷发。
火山渣锥.
火山渣锥（Cinder cone）是指由火成岩屑或火山渣（火山的喷出物质）在火山口周围堆积而成的山丘。大多数的火山渣锥都很耐侵蚀，因为落到锥上的降雨渗入到高渗水性的火山渣里，较少对它们的表面进行侵蚀作用。由于火山碎屑物胶结松散，故无法形成较高的堆积，通常都小于500公尺。较著名的火山渣锥为墨西哥的帕里库廷火山，它是世界上最年轻的火山。
火山的爆发.
火山爆发（volcanic eruption）是指：火山从地面下经由一条通道，将气体、碎屑或岩浆喷出地表的过程。通常包括三个阶段：岩浆形成及初步上升、进入岩浆库（岩浆的储存处）及喷发。
火山喷发的长短.
一些火山学家认为，一座火山的喷发可以分为：
而史密森学会（The Smithsonian Institute）的另一种分法，是以每两次喷发之间的静止期间来界定一次完整的喷发。两次喷发之间的间隔若超过三个月，那这两次喷发就分属于两次不同的喷发。
影响的因素.
岩浆的成分及流动性.
火山喷发的型态，受到喷出岩浆的流动性及挥发成分的量影响，有著很大的不同。挥发成分的量会影响岩浆的喷发力道。挥发成分越多，火山灰及熔岩就会被喷得越高，也就是会形成较大的爆发。岩浆流动性的指标，岩浆黏度主要是由岩浆中二氧化矽（SiO2）的含量（从50%到70%）与温度的高低来决定。二氧化矽越多或温度越低，岩浆就越黏，流动性也越低。另外喷出物的量越多，速度越快，被影响的区域也会跟著加大。
举例来说，玄武岩岩浆含二氧化矽成分少，挥发成分也相对少且温度高、黏度小。因此玄武岩岩浆流动性大，其喷发相对较宁静，多为岩浆的溢出，形成大面积的熔岩台地和盾形火山。而流纹岩和安山岩岩浆富含二氧化矽和挥发成分，其流动性差，因此火山喷发猛烈，爆炸声巨大，有大量的火山灰、火山弹喷出，常形成高大的火山渣锥，并伴有火山碎屑流和炽热火山云，往往造成重灾。
依照岩浆成分的不同，可以简单分为两种不同的喷发方式。
岩浆上升通道的特性.
依此性质，可以将火山分为：
喷发的地点.
火山喷发的地点，也对喷发的型态有所影响。特别是当水存在时，会有剧烈的变化。
喷发的类型.
火山的喷发类型是帮火山分类的其中一种方式，这会影响火山的形状。1908年，阿尔弗莱德·拉克鲁瓦（Alfred Lacroix）将火山的喷发分为四种类型：夏威夷式（Hawaiian）、斯特龙博利式（Strombolian）、伏尔坎宁式（Vulcanian）及培雷式（Peléan）。而后学者又增加两类：冰岛式（Icelandic，或称苏特塞式）及普林尼式（Plinian）。以上6种喷发形式为现今之分类方式，这些分类皆以其代表火山命名。但这仍不是最完善的分类方式，实际调查显示，一座火山即使以某一种类型为主，并不代表它不会出现其他种类的喷发。
夏威夷式(Hawaiian).
此类火山的喷发物为大量基性熔岩流，岩浆黏度小，流动性大，故爆裂较少。熔岩通常从火山口和山腰裂隙溢出，气体释放量不定。由于喷发时岩浆受到压力作用，到达地表时会形成熔岩喷泉。
斯特龙博利式(Strombolian).
斯特龙博利式的喷发是以意大利的斯特龙博利火山为范本。其喷发特征为炽热的熔岩「喷泉」，其熔岩的黏性比夏威夷式要大，喷发时通常伴随著白色蒸气云。熔岩流厚而短，组成为玄武岩与安山岩。此种火山不断喷出红热的火山渣、火山砾和火山弹，爆炸较为温和。大部分的火山碎屑又落回火山口，再次被喷出，其他的落到火山锥形成的坡上并滚下山坡。
伏尔坎宁式.
伏尔坎宁式的喷发是以义大利的伏尔坎宁火山为范本。这种形式的火山喷发出的熔岩，较斯特龙博利式火山的熔岩黏度更大，喷发更为猛烈。不喷发时，熔岩在岩浆库的出口处堆积，形成厚重的凝结外壳，气体会在其下聚集。
当气体的压力增大到某个极限时，会发生猛烈的爆炸（有时足以摧毁一部分火山锥）。这个爆炸使阻塞物被炸开，一些碎片和熔岩组成的火山弹和火山渣会被喷出。同时会伴随含火山灰的「花椰菜状」喷发云，这种乌云在黑夜中非常黑暗。当火山口的「阻塞物」都被喷出后，就会有熔岩流从火山口或火山锥侧缘的裂隙中涌出。
培雷式.
培雷式喷发的范本是西印度群岛马丁尼克岛的培雷火山，在1902年的喷发。培雷式喷发的岩浆黏度很高，爆炸特别强烈。明显的特征为炽热的火山碎屑流，一种温度非常高的气体，夹杂大量的碎屑及岩石，沿著山坡向下移动，产生类似台风的破坏。
在培雷式喷发中，欲向上逸散的气体经常被火山口中的熔岩堵住，使压力逐渐增大，最后产生爆炸。熔岩被火山灰含量很高的气体推动而向外流出，但除了从火口中流出粘稠的熔岩外，其他地方没有熔岩流出的现象。
普林尼式(Plinian).
普林尼式火山喷发是目前已知最猛烈的喷发型态。尽管与培雷式喷发有些类似，但它们是不同的 。普林尼式喷发有两个最主要的特征，第一是—非常强烈的气体喷发（产生数十公里高的烟柱），第二是—喷发会伴随大量浮石的生成。普林尼式喷发的岩浆黏度非常高，火山碎屑物通常占总喷出物的90%以上。喷出物以浮石、火山灰为主，分布区域广大。喷发烟柱因重力牵引下降时形成大规模的火山碎屑流。仅喷出极少量的熔岩。由于爆发强烈及物质大量抛出，常形成锥顶崩塌的破火山口。「普林尼式喷发」这个名字是为了纪念古罗马的老普林尼。此种喷发的范本是79年维苏威火山的爆发，这次爆发使庞贝城被埋在平均7公尺厚的浮石层之下。同类型还有喀拉喀托火山，它在1883年时爆发令人类开始记录这个毁灭一切及引发海啸的火山，其爆炸威力相当广岛投下原子弹的12000倍，其爆炸远至毛里裘斯也能够听到，爆发后整座山几乎被震毁。它亦令世界气候转变。1980年5月18日美国圣海伦火山的爆发也是普林尼式。
冰岛式.
冰岛为著名火山岛，有著烈隙式喷发为主的特殊形式喷发，当高温玄武岩岩浆与海水接触，会产生水蒸气爆炸并散布大量火山灰。此喷发形态通常位于浅海或陆上的烈隙缝流出岩浆，因此被归类于水火山（海底火山）的一种。同类火山群有台湾澎湖列岛以及夏威夷的冒纳罗亚火山。
火山碎屑.
火山碎屑在冷凝胶结后，亦可形成岩石。由火山尘和火山灰聚集形成的岩石为凝灰岩（tuff）；由火山砾火山块和火山弹胶结而成的岩石称为集块岩（agglomerate，圆砾为主）或火山角砾岩（volcanic breccia，角砾），若是兼具大小碎屑所组成之岩石，则称为。 
火山的活跃程度.
火山的活跃程度可以大致分为三种：活火山（地底岩浆库存在且正在活动）、休眠火山（地底岩浆库存在但暂不活动，也称睡火山）及死火山（地底岩浆库已不存在，已无任何活动）。火山学家目前对如何界定以上三种火山尚无结论。因为火山的活跃周期非常不固定，短至数天，长至数百万年。而且有些火山只有非爆发性的活动，例如地震、气体溢散等。
后火山作用.
火山活动终止之后，地底下仍然有残留的热能。这些余热加热地底下残留的气体，使地底下累积之蒸气压力增大。最后在某些特定地点，如火山口或断层附近爆破地面而出，造成爆裂口。例如台湾阳明山国家公园的小油坑即是一个爆裂口。在爆裂口内常有喷气孔、硫气孔和温泉的存在。气体及受热地下水也有可能沿著断层裂隙冲出地表，直接形成喷气孔或温泉。这些现象称为后火山作用。而喷出的含硫气体因温度骤降可直接凝华成自然硫，例如台北大屯火山群与基隆外海龟山岛的自然硫。
火山灾害.
火山造成的灾害是产生了泥流堆积类似一般人所熟悉的土石流，是火山物质混杂大量的水所形成，其成因很多，主要可归纳为两种：
火山泥流堆积如土石流，不仅能淹没广大的区域，同时也能冲垮任何建物，如1985年哥伦比亚内瓦多·德·鲁伊斯火山和菲律宾皮纳图博火山的喷发，前者因喷发所引起的火山泥流，把整个河谷和城镇淹没，造成近2500人死亡；后者则是火山喷发后，所堆积的未固结火山灰受到豪雨的冲刷侵蚀，引发了火山泥流堆积，虽事前有所防患，未造成人员伤亡，但仍然淹没及冲毁广大区域，造成重大的财产损失。
火山喷发和人类的活动息息相关。火山作用具有毁灭性的破坏力，不仅造成人类财产的损失，更会危及人类与大自然动、植物的生命；如西元79年维苏威火山爆发，大量的火山灰覆盖了邻近的庞贝城，导致庞贝城不到一分钟在历史上绝迹，火山泥流则淹没了赫库兰尼姆城。到17世纪庞贝城才被世人发现，而且城中居民的尸体大部份也是保存得很完整。又如1991年的日本云仙火山的爆发，造成数千名居民无家可归，以及夺走了35条人命；皮纳图博火山的爆发，使得美国不得不放弃在西太平洋最大的海、空军基地——克拉克空军基地与苏比克湾海军基地等；1902年，马提尼克的培雷火山爆发，使得这个法国的殖民地，一度无法回复之前的繁荣。1815年印尼坦博拉火山爆发的影响，北半球天气出现的严重反常。欧洲、北美洲及亚洲都出现灾情，夏天出现罕见低温；欧洲及美洲农业生产受影响尤甚；亚洲气候亦受影响，中国云南因而出现饥荒。
2010年埃亚菲亚德拉火山爆发造成了欧洲航空旅行的重大中断。
火山监测.
故此，目前火山活跃的地区，皆设有火山观测站，如最古老的1845年维苏威火山观测站、美国黄石火山观测站、台湾大屯火山观测站等等。以尽早发出预警，帮助居民撤离，保障人民生命财产安全。
监测方式包括，地震监测、火山气体监测、地壳变形监测(水平仪测量)等。各观测所皆有工作人员驻守，包括冰岛火山监测人员在世界杯期间仍然在看守火山。
火山的益处.
火山的益处举凡火山地质、火山地形及后火山作用的地热和温泉，肥沃火山土壤，都带给人们相当多的益处。
火山作用对人类并非完全有害无益。例如岩浆只要能留在地表下，就是很好的地热来源。火山附近常有温泉或热泉，这就是因为岩浆散发出的热度使地下水变热而形成的。这种热源我们称为地热，规模大的可形成「地热田」。
火山作用的另一个好处是为地球制造陆地。地球表面大约有71%被海水所覆盖，海底火山经年累月不断地冒出岩浆，冷凝成岩石，如此长期堆积，直到有一天岩石高出水面形成岛屿。夏威夷群岛与冰岛就是这么形成的，至今，岛上还有活动火山不时喷出岩浆。
此外，火山爆发所形成的火山灰云层会在爆发后一段时间内影响该区阻挡太阳光，该区的平均温度亦因此下降，科学家认为火山爆发是地球天然的气候调整机制。
重要火山.
现在的科学发现表明，在许多行星和卫星上都有火山。在太阳系中现在有确实证据证明仍有火山活动的是地球和木星的卫星埃欧（木卫一）。地球上的火山活动平均每年大约有50多次。但是其中大部分都是在海底和人迹罕至的群山中，因此对人类产生影响的火山活动感觉上很少。
地球火山.
16个被选为「十年火山」 观测计划的主要火山是：
大塔穆火山，位于日本东部1000英里的太平洋海底，占地面积12万平方英里，也是迄今为止已知的太阳系中最大的火山之一。面积堪比美国新墨西哥州。大约1.45亿年前形成，在其形成的几百万年后成为不活跃火山。
太阳系中其他的火山.
月球没有火山活动，但仍具有许多曾有火山活动的特征，诸如月海、月谷及拱丘等。金星的表面有90%是玄武岩，地表地形有80%为火山地形，表示在金星表面形成的过程中，火山扮演了非常重要的角色。金星可能在5亿年前有过全星球的表面再造运动，科学家发现的证据包括表面陨石坑的密度等。熔岩流在金星可说是非常普遍，而且各种不在地球上出现的火山作用也在金星上出现。金星大气层组成的变化及闪电的发生，被认为是因进行中的火山喷发而造成。但目前没有任何的确切证据能说明金星的火山是否仍然活跃。
观测发现，火星上有一些死火山，包括四座巨大的盾状火山，比地球上任何一座山都来的巨大。这些山包括了：阿尔西亚山、艾斯克雷尔斯山、赫克提斯山、奥林帕斯火山及帕弗尼斯山。美国太空总署、欧洲太空总署及义大利太空总署（Italian Space Agency）合作发射了火星探测太空船，『火星快车号』号。这个计划的主要目标是要寻找地下水源和合适登陆的地点，并研究火星的大气层、行星结构和地质构造。这个计划发现了一些证据，显示奥林帕斯火山可能尚未完全熄灭。这可能推翻「这些火山早在数百万年前就已成为死火山」的说法。
木星的卫星埃欧是太阳系中火山活动最剧烈的星体，原因是来自它与木星、木卫二及木卫三的潮汐力作用，这个力量使木卫一扭动、弯曲，幅度约100公尺，并在这个过程中产生能量。埃欧的火山会喷出硫磺、二氧化硫及矽酸盐岩石，使得整个卫星的地貌完全改变。埃欧的表面有大量的破火山口、硫湖、连绵不绝的火山山脉。
埃欧的火山所喷出的岩浆是目前已知最热的，温度约为1800 K（1500℃）。木卫一火山的喷发物可以射至极高处，离表面可达300公里以上，在喷发出的一刻，其速度可达每秒一公里。在2001年2月，太阳系中有史以来最大的火山活动在埃欧发生。来自圣路易大学及华盛顿大学的研究人员对木卫一上的火山喷发进行电脑模拟实验。实验结果显示，木卫一的火山所喷出的熔岩能将其表面的钠、钾、矽及铁等物质及化合物熔化、蒸发到大气中。这些气态物质与火山喷出的气体（含亚硫化物及氯化物）发生反应，形成了木卫一大气独特的组成成份：钠的氯化物、钾的氯化物及镁和铁的二氯化物。
木星的另一颗卫星，欧罗巴（木星的四颗伽利略卫星中最小者），也被认为拥有活跃的火山系统。但是它的火山「熔岩」组成完全是水，并且在欧罗巴寒冷的表面结冰。这使它的火山喷发时看起来就像是一个冻结的喷泉。这种型态的火山现在被称做冰火山（cryovolcanism），是类木行星的卫星上最常见的火山喷发形式。冰火山的喷出物可能由水、冰、液态氮及液态甲烷组成。
1998年，航海家二号太空船发现了海王星其中一颗卫星，崔顿上的冰火山。在2005年，卡西尼-惠更斯号的探测器拍摄到了土星的其中一颗卫星，土卫二上的水蒸气喷发。卡西尼-惠更斯号也发现了土卫六上一座冰火山喷出液态甲烷的证据。这被认为是造成土卫六大气层中高甲烷含量的原因。科学家推论，古柏带天体中的小行星50000（Quaoar 50000）可能也有冰火山活动的存在。
火山学.
火山学是一门研究火山、熔岩、岩浆及相关地质现象的学问，研究的人称为火山学家。18世纪的苏格兰人是知名的早期火山学家，他喜欢实际观察火山爆发现象，不愿像当时很多「安乐椅上的科学家」一样，只是自己创造理论。同是18世纪的法国地质学家是现代火山学的创始人之一，他的科学论著非常重要。
火山学家常常要实地造访火山（特别是活火山）来观察火山喷发，采集喷发的产物，例如火山喷发碎屑、岩石及熔岩样本。另外一个研究的重心是预测火山的喷发。目前并没有准确的方法可以预测火山的喷发，但是预测火山的喷发如同预测地震一样可以拯救许多生命。
科学家中最危险的行业之一就是火山学家，因为突如其来的火山喷发随时可能在研究活火山时发生意外死亡。
神话与传说.
对于古希腊人来说，火山爆发是由泰坦造成的。 泰坦巨人与奥林匹斯诸神战斗，在可怕的战斗中他们震撼了地球。
发动战争的泰坦巨人“提丰”(古希腊语Τυφῶν），塔尔塔罗斯和盖亚（地球的传奇名称）的儿子，为了惩罚他的无礼，诸神将他囚禁在埃特纳火山下面。 但是他并没有放弃。 他的尖叫声和哭声在几英里外都听得到，他在愤怒中摇动着大地，白炽的呼吸从火山口中冒出来。
另一传说中，火山隐藏了一个车间。 赫菲斯托斯（希腊神话中的火神和火山神，希腊语 Ἥφαιστος），在地中海之下为神锻造武器。 木星的闪电和阿喀琉斯的武器和盾牌。 
最后一个传说描写的则是独眼巨人，其唯一的眼睛象征着火山的嘴，而它们的身材和力量却比群山高。 因此，从地中海火山喷出的是赫菲斯托斯和独眼巨人的工作所引起的烟雾和火花。
后来通过观察和逻辑推论，古希腊人才想到了火山的真实本质，彼时控制着主要海上贸易的克里特岛的繁荣文明在公元前1650年崩裂了。 猜想是由于圣托里尼岛上的火山喷发，涉及首都克诺索斯。 从火山喷出的第一层浮石高出四米厚，随后，火山爆炸自毁，并将圣托里尼岛埋在约60米的浮石层下。 火山的残留物最终沉入海中，但是地震后的海啸造成了两百米高的海浪，席卷了克里特岛的沿海定居点。
后来柏拉图在他的作品《克里特里亚斯》中描述了这个故事，这很可能源于亚特兰蒂斯的传说。
罗马人随后继承了传说和恐惧，首先取代了主人公的名字：提丰(Τυφῶν)被改为Encelade，赫菲斯托斯则被描写成是罗马的火神沃尔坎（Vulcano）。
甚至在后来通过基督教传入罗马的旧约圣经中，也发现了火山的痕迹。