Фрагментация

Магматическая фрагментация

Кэтрин В. Кэшман, Беттина Шой, в Энциклопедии вулканов (второе издание), 2015 г.

3.1 Фрагментация в результате быстрого ускорения

Фрагментация в результате быстрого ускорения инициируется на глубине в результате любого вторжения новая более горячая магма или летучая избыточное давление, вызванное кристаллизацией безводных фаз. В любом случае внутри магматического резервуара требуется достаточное давление, чтобы инициировать восходящее движение магмы, чтобы запустить процесс. В простейшем случае рост и расширение пузырьков в ответ на декомпрессию устанавливают обратную связь, так что каждое приращение роста (расширения) пузырьков толкает магму вверх, что снижает давление, что, в свою очередь, вызывает больший рост пузырьков за счет распада и расширения летучих. Обратная связь может вызвать неконтролируемое ускорение и, в конечном итоге, фрагментацию (рисунок 25.1). Лабораторные эксперименты с жидкостями с низкой вязкостью показывают, что по мере роста пузырьки они сливаются; со временем стенки пузыря становятся настолько тонкими, что жидкая «пена» становится нестабильной и распадается. В жидкостях с низкой вязкостью (основных) создание избыточного давления во время быстрого ускорения к поверхности Земли сдерживается коротким временем структурной релаксации этих жидкостей. В этих условиях фрагментация контролируется инерцией . В высоковязких (кремниевых) жидкостях условия фрагментации определяются как величиной, так и скоростью декомпрессии. Фрагментация происходит, когда везикуляция происходит достаточно быстро, чтобы предотвратить слияние пузырьков и выход проницаемого газа (Rust and Cashman, 2011). Критические шкалы времени для фрагментации включают как шкалу времени релаксации, характерную для стеклования (рис. 25.5; Papale, 1999), так и шкалу времени, которая контролирует расширение вязкого пузырька (Kurzon et al., 2011; см. Раздел ниже о моделях и критериях фрагментации). В этих условиях фрагментация контролируется хрупким разрушением .

Рисунок 25.5. Иллюстрация стеклования. (A) Скорость деформации – температура в пространстве. Стеклование представляет собой кинетический барьер, разделяющий поведение силикатных расплавов на два состояния: вязкая жидкость и хрупкое стекло. Поле жидкости относится к расслабленному состоянию расплава, что приводит к вязкой реакции на (медленную) деформацию. Стекловидное поле относится к твердому материалу, в котором деформация происходит быстрее (высокая скорость деформации), чем время структурной релаксации расплава, что приводит к упругой реакции и хрупкому разрушению. Стеклование очень чувствительно даже к небольшим изменениям содержания H 2 O и SiO 2 в расплаве (верхний правый угол), что подчеркивает важную роль кристаллизация и дегазация во время подъема и извержения магмы. Стеклование может пересекаться несколько раз при образовании вулканических стекол. Фрагментация расплава происходит при пересечении стеклования, либо за счет увеличения скорости деформации (скорости деформации), охлаждения расплава, либо за счет их комбинации (серые стрелки). Темно-синяя стрелка (1) указывает реакцию горячего (маловязкого) расплава на быстрое ускорение, большая часть реакции расплава является вязкой, только последняя стадия может иметь хрупкий компонент. Голубые стрелки (2) показывают реакцию более холодного (высоковязкого) расплава на быструю декомпрессию (примечание: фактически могут быть реализованы только начальное и конечное состояния, указанные стрелкой), здесь расплавы реагируют либо чисто, либо преимущественно хрупкими. однако возможна вязкая деформация до начала фрагментации. Рисунок модифицирован из работы Дингвелла (1996). (B) Стеклование в пространстве скорости деформации вязкости, построенное как логарифмическое распределение. Это эквивалентный способ изображения стеклования к (A). При низких скоростях деформации расплав реагирует как жидкость, и фрагментация не происходит. Высокие скорости деформации вызывают хрупкий отклик и, следовательно, фрагментацию. Переход зависит от вязкости расплава. Справа указаны стили извержений на основе типичных скоростей деформации.

Рисунок изменен из Gonnermann and Manga (2003).

Просмотр главаПокупка книги
Прочитать всю главу
URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780123859389000250
Оцените статью
Botgadget.ru
Добавить комментарий