Взрывное извержение
В вулканологии эксплозивное извержение — это извержение вулкана наиболее сильного типа. Ярким примером является извержение горы Сент-Хеленс в 1980 году . Такие извержения возникают, когда достаточное количество газа растворяется под давлением внутри вязкой магмы, так что выброшенная лава резко превращается в вулканический пепел , когда давление в жерле внезапно снижается. Иногда лавовая пробка блокирует канал, ведущий на вершину, и когда это происходит, извержения становятся более сильными. Взрывные извержения могут выбрасывать до 1000 кг (2200 фунтов) в секунду. [1] горных пород, пыли, газа и пирокластического материала, усредненных за время извержения, которые перемещаются в атмосферу со скоростью несколько сотен метров в секунду на высоту до 20 км (12 миль). Это облако может впоследствии рухнуть, создав быстродвижущийся пирокластический поток горячего вулканического вещества.
Физика
[ редактировать ]
Вязкая магма остывает под поверхностью перед извержением. При этом из магмы выделяются пузырьки. Поскольку магма вязкая, пузырьки остаются в магме. [2] Когда магма приближается к поверхности, пузырьки и, следовательно, магма увеличиваются в объеме. Давление магмы нарастает до тех пор, пока закупорка не взорвется взрывным извержением через самое слабое место конуса, обычно кратер. (Однако в случае извержения горы Сент-Хеленс давление сбрасывалось на стороне вулкана, а не в кратере. [3] ). Сброс давления приводит к выделению большего количества газа, что происходит со взрывом. Газ может расширяться со скоростью сотни метров в секунду, расширяясь вверх и наружу. По мере извержения цепная реакция приводит к выбросу магмы со все более и более высокими скоростями. [2]
Образование вулканического пепла
[ редактировать ]Бурно расширяющийся газ рассеивает и разрушает магму, образуя эмульсию газа и магмы, называемую вулканическим пеплом . Охлаждение газа в пепле по мере его расширения охлаждает фрагменты магмы, часто образуя крошечные осколки стекла, которые можно узнать как части стенок бывших жидких пузырьков. В более текучей магме стенки пузырьков могут успеть превратиться в сферические капли жидкости. Конечное состояние эмульсий сильно зависит от соотношения жидкости и газа. Бедная газом магма в конечном итоге охлаждается, образуя породы с небольшими полостями и превращаясь в пузырьковую лаву . Богатая газом магма охлаждается, образуя породы с полостями, которые почти соприкасаются, со средней плотностью меньше, чем у воды, образуя пемзу . Между тем, другие материалы могут ускоряться вместе с газом, превращаясь в вулканические бомбы. Они могут двигаться с такой энергией, что большие из них могут образовывать кратеры при ударе о землю. [2]
Пирокластические потоки
[ редактировать ]Когда эмульсия вулканического газа и магмы падает обратно на землю, она может создать поток плотности, называемый пирокластическим потоком. Эмульсия несколько разжижается газом, что позволяет ей растекаться. Они часто могут преодолевать препятствия и разрушать человеческую жизнь. [2] Земные пирокластические потоки могут двигаться со скоростью до 80 км (50 миль) в час и достигать температуры от 200 до 700 ° C (от 392 до 1292 ° F). Высокие температуры могут сжечь легковоспламеняющиеся материалы на пути потока, включая древесину, растительность и здания. С другой стороны, когда извержение контактирует со снегом, кратерными озерами или влажной почвой в больших количествах, смешивание воды с потоком может привести к образованию лахаров . [4] которые представляют собой значительные известные риски во всем мире.
Типы
[ редактировать ]- Последствия:
Другие механизмы
[ редактировать ]Взрывное извержение обычно вызывается выделением летучих веществ, но есть и другие способы вызвать взрывное извержение.
Фреатическое извержение
[ редактировать ]Фреатическое извержение может произойти при сбросе давления горячей воды под давлением. Разгерметизация снижает температуру кипения воды, поэтому при сбросе давления вода внезапно закипает. [5] Или это может произойти, когда грунтовые воды внезапно нагреваются и внезапно превращаются в пар. [6] Когда вода превращается в пар, она расширяется со сверхзвуковой скоростью, в 1700 раз превышая первоначальный объем. Этого может быть достаточно, чтобы разрушить твердую породу и отбросить ее обломки на сотни метров. [7]
Фреатомагматическое извержение содержит магматический материал, в отличие от фреатического извержения, которое его не содержит. [8]
Клатратные гидраты
[ редактировать ]Одним из механизмов эксплозивного криовулканизма является контакт криомагмы с клатратными гидратами . Клатратные гидраты при воздействии высоких температур легко разлагаются. В статье 1982 года указывалось на возможность того, что образование сжатого газа при дестабилизации клатратных гидратов, вступающих в контакт с теплой поднимающейся магмой, может вызвать взрыв, прорывающий поверхность, что приведет к взрывному криовулканизму. [9]
Водяной пар в вакууме
[ редактировать ]Если трещина достигнет поверхности ледяного тела и столб поднимающейся воды окажется в почти вакууме поверхности большинства ледяных тел, она сразу же начнет кипеть, поскольку давление ее пара намного превышает давление окружающей среды. Не только это, но и любые летучие вещества в воде растворятся. Сочетание этих процессов приведет к высвобождению капель и пара, которые могут подняться вверх по трещине, создавая шлейф. Считается, что это частично ответственно за ледяные шлейфы Энцелада . [9]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Мейсон, Бен Г.; Пайл, Дэвид М.; Оппенгеймер, Клайв (1 декабря 2004 г.). «Размер и частота крупнейших взрывных извержений на Земле» . Бюллетень вулканологии . 66 (8): 735–748. Бибкод : 2004BVol...66..735M . дои : 10.1007/s00445-004-0355-9 . ISSN 1432-0819 . S2CID 129680497 .
- ^ Перейти обратно: а б с д «Вулканы» (PDF) .
- ^ Скиннер, Брайан Дж. (2004). Динамическая Земля: Введение в физическую геологию . Джон Уайли и сыновья. Inc. Хобокен, Нью-Джерси. ISBN 978-0-471-15228-6 .
- ^ «Пирокластические потоки движутся быстро и уничтожают все на своем пути» .
- ^ «Опасный водяной пар: фреатические извержения» .
- ^ «Фотословарь VHP: Фреатическое извержение» . Программа вулканических опасностей . Геологическая служба США . Проверено 13 ноября 2010 г.
- ^ Кронин, Шейн (9 декабря 2019 г.). «Паровые извержения вулканов трудно предсказать, но они до сих пор плохо изучены» .
- ^ «Фреатомагматическое извержение, объясненное детям» . 14 января 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Фагент1, Лопес2, Квик3, Грегг4, Сара А.1, Розали МС2, Линн С.3, Трейси КП4. «Глава 5 Криовулканизм» (PDF) .
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Последние события в области эксплозивного вулканизма» . Комиссия по эксплозивному вулканизму (CEV). Архивировано из оригинала 21 июля 2011 года . Проверено 17 мая 2010 г.