Флюид + магма = вулкан

Вулканические извержения, происходящие по всему миру, говорят об одном: магма покидает свои очаги и резервуары и по каналам и трещинам выходит на поверхность. Иногда это происходит со сверхзвуковой скоростью. Каким образом тяжелая вязкая жидкость получает такой большой импульс? Почему она движется то медленно, то быстро? Почему в извержениях возникают перерывы, иногда короткие, иногда очень длинные, иногда периодические? Для ответа на все эти вопросы одного механизма подъема магмы к верхним слоям коры недостаточно.

Специалисты в области вулканологии полагают, что ведущую роль в развитии извержения играют летучие компоненты магмы: различные газы, растворенные в ней под высоким давлением и высвобождающиеся по мере подъема магмы к поверхности Земли. К этим газам относят, прежде всего, водяной пар, углекислоту, сернистый газ. Действительно, растворимость летучих в магме резко возрастает с увеличением давления, имея явно выраженные скачки от36% (при 30
КБар) до 20% (при 11 КБар) и затем до 10% (при 10 КБар). Неизвестным, правда, остается реальное количество летучих, растворенное в магме на таких глубинах. Базальтовая магма на выходе содержит порядка 1% летучих, кислая – до 6%. Остальное могло выделиться внутри расплава в виде пузырей, что, по мнению ученых, создает в магме избыточное давление. Выделение летучих на уровнях фрагментации, а также процессы кристаллизации превращают
магму в трехфазную смесь, анализ поведения которой достаточно сложен. Насколько выделение летучих способно вызвать большое ускорение потока магмы, неясно. Популярна аналогия с бутылкой Кока-Кола, при откупоривании которой вспененная смесь напитка и пузырьков выбрасывается наружу. Но ускорение жидкости в которой растворен газ под давлением, возможно только при открывании бутылки – резком сбросе внешнего давления, что обеспечивает высокие значения градиента давления. Магма поднимается к поверхности медленно, давление в ней падает постепенно, пузырьки выделяются так же медленно. По-видимому, высокая скорость магмы при извержении – это результат действия какой-то иной силы. Пузырьки, расширяющиеся внутри магмы сами по себе не способны разогнать поток до высоких, околозвуковых скоростей.

Они могут взорвать магму и окрестные породы, если давление внутри них велико, а выхода наружу нет. Но разогнать магму и держать ее скорость в течение длительного времени они не могут! Ускорение магмы пузырьками – это по сути известный по литературе опыт барона Мюнхгаузена, который сам себя вытаскивал за волосы из болота. Фрагментация меняет плотность и вязкость магмы, но не давление, так как летучие в виде флюида уже давно находятся при закритической температуре и их давление соответствует давлению внутри магмы.

Мы предполагаем, что «иная сила», вызывающая реальное ускорение магмы и ее извержение, обусловлена контактом магмы с областью, содержащей флюид – так называют в геологии жидкость, находящуюся в толще породы под большим давлением и при высокой температуре.

Роль флюидов в геологии и минералогии трудно переоценить. Однако, на наш взгляд, их участие в геодинамических и вулканологических процессах недооценено.

Вопрос о генезисе флюида в земной коре, особенно на больших глубинах, в высшей степени дискуссионный. Мы оставляем его в стороне, исходя из того, что содержащие флюид области реально существуют, и найти их можно, наверное, на всех глубинах. Убедительным аргументом в пользу флюида может служить тот факт, что в зонах субдукции океаническая кора, имеющая осадочный слой, насыщенный водой, оказывается под материковой корой, доставляя водяной флюид в зону активного вулканизма.

Наиболее простой случай контакта магмы и флюида – это когда подводящий магматический канал пересекает слой, содержащий флюид. Возможно, это как раз пористый или трещиноватый слой, обладающий относительно малой прочностью и высокой проницаемостью.

Если магма с температурой порядка 1000 С проникает в область флюида или оказывается вблизи него, то возникает объем так называемого перегретого флюида, имеющего не только закритическое давление, но и закритическую температуру. Для воды критические значения составляют соответственно 220 Бар и 647К. Перегретый флюид сжимаем и подчиняется закону состояния идеального газа (в широком диапазоне высоких температур и давлений отличие его поведения от «идеальности» не превышает 10%). Цель нашей работы – предложить перегретый флюид на роль идеального газа, а магму на роль жидкости в рассмотренном выше механизме «газового поршня».
................................

В работе предложен простой физический механизм, который может служить основой для объяснения различных типов вулканических извержений. Предполагается, что ускорение магмы и ее извержение вызвано неустойчивостью в контактной зоне между магматическим каналом и флюидным слоем на глубине свыше 1км.

Перегретый флюид, находящийся в закритическом состоянии (это может быть флюид водяного пара) при давлениях, превышающих 220 Бар и температурах выше 647К подчиняется закону идеального газа. В соответствии с этим законом, чем больше первичный объем флюида, тем меньше падение давления флюида при его распространении в магматический канал. Если перегретый флюид проникает внутрь магматической системы и вытесняет некоторое малое количество магмы на поверхность, а его объем превышает некоторую критическую величину, то в контактной зоне «магма-флюид» возникает перепад давления, и флюид начинает выталкивать магму наружу, как поршень.

В течение вулканического извержения флюид совершает работу и расширяется, его давление и плотность падает, извержение прекращается. Чтобы оно повторилось и образовался стратовулкан, система нуждается в некотором времени для восстановления критического объема флюида в зоне его перегрева, опустошенной извержением. Это может происходить вследствие диффузии флюида с периферии. Возможно, это время диффузии флюида как раз и определяет интервал между извержениями. После истощения флюидного слоя деятельность вулкана может прекратиться. Но если под магматическим очагом на большей глубине существует другой флюидный слой, он может получить закритическую температуру и активизироваться спустя десятки тысяч лет после образования стратовулкана. Соответствующее мощное извержение способно опустошить магматический очаг и вызвать образование кальдеры. После извержения магмы и пирокластики флюидная субстанция может вырваться наружу.

Разогнавшись в магматическом канале до сверхзвуковых скоростей, флюид захватывает со стенок канала мельчайшие частицы расплава и превращается в палящую пепловую тучу. Извержение флюида – это финал Плинианского извержения, которому предшествовало образование стратовулкана и опустошение его магматического очага. Все эти события – результат нарушения баланса и превышения критических условий в системе «магма-кора-флюид

https://istina.msu.ru/media/publications/articles/858/603/3417291/Volcanoes_eruption_-rus-MGU-size9.pdf

Вlаnk & Jоnеs - Sitting in Му Sоfа (2023) / Surrоund Ме with Yоur Lоvе (2023)

Исполнитель : Вlаnk & Jоnеs Название альбома 1 : Sitting in Му Sоfа Название альбома 2 : Surrоund Ме with Yоur Lоvе Год выпуска : 2023 Жанр : Downtempo, Chillout, Lounge Битрейт : MP3, 320 kbps Размер : 110 mb Ссылка/Скачать :: download "Два миниальбома текущего года от ...

Вы хотя бы раз видели

чтобы на какое-то официальное мероприятие пришел нарядный мужчина, а с ним женщина в несвежем халате? Нет, думаю. А вот мужики могут что то подобное. Один раз видела даже парня на его собственной свадьбе в шортах, белых носках и резиновых тапочках. Моя, говорит, свадьба. У невесты ...

бегите дальше

Сижу сейчас в кафе и вдруг ка-ак подумаю - надо "Войну и мир" перечитать. Как я к этому пришла. Утром отправляла телеграмму, что я несогласна и против. Я много против чего, на телеграммах разоришься, но тут была вынуждена одеться и бежать, поскольку ...

кормящие матери

" Я беру курсы по биостатистике для advanced degrees и возраст людей, которые слушают этот курс колеблется от 25 до 55 примерно. Недавно, мы все стали свидетелями не самой симпатичной ситуации. Одна дама пришла на занятия со своим грудничковым ребенком. ...

О вине как части модернизации

Я сегодня на РСН ночью с 2.30 до 6.00 в передаче Антона Королёва "Ночь ...

Флюид + магма = вулкан

Флюид + магма = вулкан

Оставить комментарий

Популярные посты: