撰文、供图/美国地质调查局（USGS） 编译/无穷
什 么 是 盾 形 火 山？
火山喷发可能是地球上最壮观也最激动人心的地理自然景观之一。现在全世界统计的全新世（1万年前至现在）喷发的火山大约有1422座，也就是我们通常说的“活”火山。这还不包括位于海中的火山。在过去100年中，其中的500座都曾发生过喷发现象。1994年以来，每年平均有50多次到80多次火山喷发。
那么，什么是盾形火山？这其实是火山的一种类型。按照火山堆积层组成的不同，火山一般可分成煤渣锥形火山、层状火山、穹顶火山和盾形火山。
煤渣锥形火山是最简单的火山类型，它们是由火山口喷出的小块固体熔岩组成的。当火山喷发时，融化的石块、灰尘和气体会进入空气中。这些炽热的融化石块一接触空气就会快速冷却，掉在地面上，形成类似于煤渣的小块。当这些煤渣小块在火山口越积越多，看起来就好像一座山。这种类型的火山在全世界有成千上百座。
与此相反，层状火山则可能是构成最复杂的火山。此类火山通常由熔岩流、火山灰、固态熔岩、石块和火山弹（火山熔岩较黏稠的部分喷发出来、落到地面前形成的凝固体）垒叠而成，外形上高高耸起，有非常陡峭的坡。世界上最著名、最壮观的一些火山都属于此类，比如日本的富士山、厄瓜多尔的科托帕希山、美国加利福尼亚的沙斯塔山。
穹顶火山是由熔岩流组成的，但是由于组成它的熔岩过于浓稠，无法流动到离火山口很远的地方，因而就在火山口周围堆积起来，其形状就像一个大圆顶，因而得名穹顶火山。
盾形火山则几乎全部由熔岩流组成。熔岩流从火山口各个方向以液态的方式流出，有时是从火山口的顶部，有时是从火山口顶部裂开的缝隙中。这些熔岩流能够流到很远的地方，冷却后，堆积成厚厚的平缓山体，远远看过去就像战士的盾牌。世界上不少著名的火山都是此种类型。夏威夷群岛就是由这样一个盾形火山链所组成。
夏威夷群岛：
北太平洋火山岛链中最年轻的成员
夏威夷群岛位于北太平洋正中，它主要的8个岛屿由15座火山组成。它们实则是由129座火山（包括位于海平面之上和之下的）、延展6100公里所组成的一条火山岛链中最年轻的成员。这条火山岛链分成两个部分，最西北端起于北太平洋东岸的阿留申海沟，往南延伸，形成第一个较古老的部分——皇帝海山链，然后向东南方向弯折，形成较为年轻的第二部分——夏威夷山脊。
在这条岛链上，越靠近夏威夷山脊东南端的火山越年轻。因而，年纪最大的火山是位于皇帝海山链最北部末端的火山，约有8100万年；位于两个岛链之间弯折地带里的火山大约有4300万年。而位于夏威夷山脊东南端的夏威夷群岛是最年轻的：最北部的考爱岛的火山活动大约380万年前就已经结束，它因此成为夏威夷主岛上最古老的火山；最南端也是最年轻的夏威夷岛上，基拉韦厄火山和冒纳罗亚火山是历史上最活跃的两座火山，它们经常喷发；再往东南延伸，夏威夷岛东南海岸的海底火山罗希则是夏威夷山脊链上最年轻的火山。
夏威夷火山的升起和沉陷：
百万年计的生死循环
夏威夷群岛上的每座岛屿基本上都由一座或几座火山组成。它们最开始都从太平洋的海床上喷发，逐渐堆积出火山体，再经过无数次喷发，这些火山体堆积至露出海平面，于是形成岛屿。科学家根据分析夏威夷群岛火山喷发出的熔岩的化学物质，为每座火山的喷发周期建立了理想的时间序列。这一时间序列可能会维持400到600万年，并将之划分成五个阶段：
萌动的前盾形初发期
火山生成的第一个阶段是海底的前盾形初发期，它的特点是不太频繁的、小规模的喷发。喷发出的熔岩遇水冷却凝结成枕状熔岩，这些枕状熔岩堆积成一个有陡坡的小火山堆，火山堆顶部形成浅浅的破火山口，即碗状火山凹地，以及两到三条从火山口顶端裂开去的裂谷。破火山口会在整个前盾形初发期和盾形形成期持续不断地填充、发展，并且与造成夏威夷群岛的高频度的岩浆活动保持同步。裂谷地带作为夏威夷火山的主要特征，是在整个喷发过程中形成的，同时它的形成也表明该阶段的喷发到了最后的阶段。
前盾形初发期大约持续20万年，但其形成物只占最后形成的火山体的很小一部分。当火山体不断成长时，岩浆的组成成分会发生改变，喷发也变得更加频繁和浩大。这个阶段完成后，火山的形成就进入盾形形成时期。 在夏威夷群岛，现在只有罗希海山处于前盾形初发期。
最具有生产性的盾形形成期
盾形形成期是夏威夷火山形成期中的第二个阶段，也是最具有生产性的阶段。超过95%的夏威夷火山在这个阶段都有喷发，持续时间大约有200万年。
太平洋板块的硬表面常因无法承受这些火山喷发物大量堆积所造成的重量，产生沉陷。根据夏威夷岛目前的沉陷速度推算，沉陷的速度为每年3毫米左右。在盾形形成期的早期，喷发还只发生在水下，但是随着喷发物堆积的速度超过了沉陷的速度，渐渐地，这些火山都露出了海平面。冒纳罗亚火山和基拉韦厄火山都处在盾形形成期。
再包裹一层外壳：后盾形喷发期
在后盾形喷发期，会在火山上形成一层熔岩外壳，但是这些熔岩外壳只占整个火山山体组成的一小部分。并非所有的夏威夷火山都需要经历这一阶段，比如瓦胡岛上的科奥劳火山和Lāna’i火山，但也有一些火山则覆盖着这种后盾形喷发期形成的厚重外壳，比如瓦胡岛上的怀厄奈火山和夏威夷岛上的冒纳罗亚火山。
在这一阶段，熔岩从高高的山顶喷发出来，产生了大量的灰烬和熔岩流。此时的熔岩流特别浓稠，不能流到很远的地方，就在火山山顶和裂谷地区堆积起来，使火山山体变得更加陡峭。这些熔岩经常填充和溢流出盾形形成期的破火山口。后盾形喷发期大约会持续100万年的时间，喷发的速度通常会在50万年的时间中逐渐降到零。在后盾形喷发期的末尾，会有一系列的风蚀和沉陷发生，在这一过程中，火山的侧翼会形成深深的峡谷。在这些火山的风蚀和沉陷部分，则会有岸礁生长出来。
东毛伊岛的哈莱亚卡拉火山大约在90万年之前进入了后盾形喷发期，夏威夷岛上的霍阿拉莱火山和冒纳凯阿火山也正处于该阶段。
更新期后逐渐陷入的沉默
第四阶段、也是最后的阶段，即火山活动的更新期。风蚀阶段可能发生于更新期的前期，也可能散布于整个更新期当中，这对火山喷发堆积的形成占比不到1%。
在风蚀过程中，熔岩常常穿过珊瑚礁喷发出来形成海岸。发生在海岸线附近的喷发会产生火山玛珥湖，而更远的内陆喷发出的熔岩通过漏斗式下流形成溪流峡谷，比如瓦胡岛上的Mānoa峡谷就是这么形成的。更新期的火山活动喷发频率较低，持续时间大约超过700万年。
瓦胡岛上的科奥劳火山所显示的喷发特征是更新期火山活动的经典案例。而最典型的此时期的地质特征则是夏威夷岛上的钻石头火山，该火山大约有400到500万年的年龄，位于威基基海滩的东部。在考爱岛、尼豪岛、摩洛凯岛以及西毛伊岛，更新期的熔岩喷发活动也经常发生。
塌方和沉陷，再次沉入海平面之下
经过更新期之后，漫长的风蚀和沉陷会逐渐地将火山的高度降到海平面的位置。构成海洋地壳的玄武岩，本就多孔而易腐，夏威夷多雨的环境加剧了这一状况。侵蚀的过程包括依据不同气候条件的逐渐分解和岛屿部分位置的大量塌方。最大型的塌方甚至可以将火山的侧面整个移除，此种塌方带来的沉积物或碎石堆常常扰乱夏威夷岛屿的海床。而在岛屿多雨且迎风的一侧发生的较小塌方，则会形成较深侵蚀的峡谷或海崖。塌方在侵蚀期中随时都会发生。
当火山被侵蚀，岛屿沉陷，它们就会变成珊瑚环礁，比如拉彼鲁兹环形山西部的那些岛屿，是前夏威夷群岛最西端和最古老的陆地残留物。如果沉陷到水下太深的位置，珊瑚不能获得足够的阳光保持健康时，这些珊瑚礁就会死亡。当珊瑚礁死亡后，岛屿会继续沉陷。一旦它们位于海平面之下，这些位于高处的、平展的珊瑚覆盖层就被称作“平顶海山”。有些位于夏威夷山脊和皇帝海山链之间的火山从未长至海平面之上，大部分火山在超过3000万年的时间中都是作为“平顶海山”而存在，它们一般高出海平面500至800米，组成了今天的夏威夷群岛的景观。
夏威夷最活跃火山排行
现在，夏威夷岛上有四座火山是最活跃的。在1912年至2012年间，基拉韦厄火山喷发了将近50次，冒纳罗亚火山喷发了12次，另外，霍阿拉莱火山发生了一次熔岩侵入。位于基拉韦厄海岸南部的罗伊海底火山在1950年至1996年之间发生了两次地震群。
其他两座的活跃记录则比较久远：冒纳凯阿火山最近的一次喷发是4000年前。毛伊斯岛上有一座活跃的火山哈莱亚卡拉火山，它在过去1000年间至少喷发了10次。
基拉韦厄火山
基拉韦厄火山是位于夏威夷岛最东南端的最年轻的火山。从地形上看，它只是它的巨型邻居冒纳罗亚火山东南侧的一个凸起，因而，很多年来，基拉韦厄火山都被认为是冒纳罗亚这座世界上最大的活火山的一个主要卫星火山。但是，近年来的研究发现，基拉韦厄火山实则有着独立的熔岩喷发系统，其长度从地表延伸至地下60公里。事实上，基拉韦厄火山的山峰是位于包括冒纳凯阿火山和科哈拉火山在内的两座火山连成的一条火山曲线链之中，但是其中并不包括冒纳罗亚火山。
基拉韦厄火山山体90%的区域都由过去将近1100年间喷发的岩浆所覆盖。自1952年以来，基拉韦厄火山已经喷发了34次。在1983年至2018年之间几乎每年都在普奥奥火山口和火山东部的裂谷区域发生喷发。在2008年至2018年之间，在火山顶部的Halema’uma’u火山口形成了一条熔岩湖。2018年，当东部裂谷区域持续了十年的喷发结束后，位于山顶部的这条熔岩湖流入了火山东部裂谷较低处。这形成了过去200年来最大的喷发，同时还伴随着同时期所发生的最大型的山顶倒塌。
冒纳罗亚火山
冒纳罗亚火山作为地球上最大的活跃火山，高出海平面达4公里。它长长的海底两侧堆积从海平面到海床的高度为5公里，而海床因为火山堆积物过于沉重，沉陷达8公里。这样加起来，冒纳罗亚火山全部高度从地壳到山顶高17公里。这座巨型火山占据了夏威夷岛面积的一半。
“Mauna Loa”在夏威夷语中的意思是“长山”。这一名字十分形象，因为冒纳罗亚火山的陆上部分从最南端到山顶破火山口处，然后再从东-东北处延伸到希洛附近的海岸线，总长120公里。
冒纳罗亚火山山体90%由过去近4000年所形成的岩浆流所覆盖。冒纳罗亚火山也是地球上最活跃的火山之一，其中产生大量的玄武岩流入海洋中的记录从1868年以来就有8次之多。最近的一次喷发发生在1984年，持续了22天，所产生的岩浆流达到7.2公里之外的夏威夷岛最大的人口中心希洛。
霍阿拉莱火山
霍阿拉莱是夏威夷岛上第三年轻且在历史上第三活跃的火山。它被认为处于后盾形喷发期的活跃期。在1700年代晚期至1801年间大约有6个不同的火山管喷发熔岩，其中的两个所产生的熔岩流入了岛屿西部海岸的海洋中。夏威夷五个国际机场之一的科纳国际机场就是建立在这些熔岩流的堆积物之上。最古老的岩层能追溯到12.8万年前，而且可能在30万年前凸出于海平面。霍阿拉莱的体积有1.24万平方公里，陆地面积有751平方公里。
霍阿拉莱火山80%的表面都被过去5000年喷发的熔岩流所覆盖。1929年，就在火山的周边地区发生了6200次地震群，持续了将近1个月的时间。霍阿拉莱火山被认为是具有潜在危险的、将很有可能再度喷发的火山。
冒纳凯阿
冒纳凯阿（Mauna Kea）是夏威夷岛上最高的火山。最近的喷发大约是在6000年至4500年之前，来自至少7个独立的山顶火山管产生的熔岩流和火山渣锥。在最近的冰期中，冰雪覆盖了火山顶的部分区域，是目前所知的夏威夷火山中唯一覆盖冰雪的火山。
高高的煤渣锥位于山顶，熔岩流的覆盖加强了山体的陡峭，比附近的冒纳罗亚火山还要高出35米。冒纳凯阿火山和夏威夷岛上其他较年老的火山如霍阿拉莱火山和科哈拉火山一样，正处于从盾形形成期向后盾形喷发期的过渡时期。
在夏威夷语中，“Mauna Kea”意思是“白色山峰”。当地居民将之视为“瓦凯阿之山”，瓦凯阿被认作为天空父亲瓦凯阿和夏威夷人的大地母亲帕帕所生的第一个儿子。
哈莱亚卡拉火山
哈莱亚卡拉火山（ Haleakalā）是毛伊岛唯一的活火山。在过去的1000年中，至少被观察到有10次喷发，而在过去1万年中则有大量喷发。最近的喷发发生在1480年到1600年之间。火山的体积有3万公里，97%位于海平面之下，海平面以上体积1470平方公里。现在被认为正处于后盾形喷发期。
在夏威夷语中，“Haleakalā”的意思是“太阳的房屋”。早期的夏威夷人只是将这个名称用于形容它的山顶区域，这里是半裸的毛伊神诱使太阳并迫使它在跨越天空时降低速度的地方。
哈莱亚卡拉火山过去3万年的火山活动主要集中在西南部和东部裂谷地区。这两条火山的活动区域汇合形成一条缓和的曲线，从拉彼鲁兹湾穿过哈莱亚卡拉火山口坑直到东测的哈娜地区。这一火山线继续向东部延伸，直达海洋中的哈莱亚卡拉山脊，这是夏威夷群岛火山链上最长的裂谷区之一。这一漫长的火山管线的陆地部分是未来熔岩流和煤灰灾害最危险的地区。
罗伊海山
“罗伊”在夏威夷语中的意思是“长长的”，这是在1955年用来形容它的形状而取的名字。近来，夏威夷学者发现Kama‘ehu的故事——Haumea（地球）和Kanaloa（海洋）结合而生的孩子红岛从深海的海床中升起，可能和这座海底火山有关。