География - лучший географический портал. Сайты, учебные материалы по географии.

Система "извергающийся вулкан"

Страница 1

Магматическая система вулкана включает в себя некую глубоко расположенную область магмогенерации и магмопроводящую систему. Верхняя часть последней, находящаяся в земной коре, представляет собой систему трещинных каналов и отдельных расширений-резервуаров - очагов. Последний из таких очагов, соединяющийся каналом непосредственно с дневной поверхностью, называется периферическим.

Принятая модель системы "извергающийся вулкан" - это периферический очаг, заполненный магмой и соединенный с дневной поверхностью относительно узким вертикальным каналом. Она подтверждается геологическими и геофизическими данными и самой динамикой вулканической деятельности - чередованием извержений и периодов покоя, - которая наводит на мысль о комбинации емкости (очага), способной накапливать вещество и энергию, и проводника с нелинейной проводимостью (канала), через который эта емкость разряжается при извержении. Нелинейность определяется свойствами дегазирующейся в канале магмы. Сочетание большой емкости очага и относительно малой проводимости канала обеспечивает квазистационарный характер истечения при извержении.

Периферический очаг питается магмой из расположенной глубже области магмообразования. Извержения, как правило, относительно кратковременные события: продолжительность интервалов покоя превосходит суммарную продолжительность извержений в среднем в 30 раз для вулканов островных дуг (наиболее часто извергающихся) и в 60 раз для остальных [16], причем, статистически установлена прямая связь полной энергии извержения с продолжительностью предшествовавшего ему периода покоя. Если же расход вещества усреднять на интервалах, включающих несколько извержений-событий, он оказывается практически постоянным [3,15].

Последний факт естественно объяснить постоянством подпитки очага из более глубоких частей магматической системы, и тогда эта подпитка приблизительно в те же 30, 60 или более раз должна быть меньше расхода при извержении. Поэтому во время извержения поступлением вещества и энергии в очаг можно в первом приближении пренебречь. Оценки показывают, что во время извержения пренебречь можно и тепло- и массообменом через стенки и рассматривать в качестве системы извергающийся вулкан систему очаг-канал, изолированную со всех сторон, кроме выхода из канала в атмосферу.

Магма аппроксимировалась двухкомпонентной двухфазной средой. Компоненты - летучий и нелетучий, фазы - конденсированная и газовая. Нелетучий компонент может находиться только в конденсированной фазе, летучий (в качестве которого обычно рассматривается вода) - в обеих. Содержание летучего компонента в конденсированной фазе в первом приближении определяется только давлением. Массовая и объемная доля газовой фазы возрастает при снижении давления, сопровождающем подъем магмы по каналу.

В результате в канале возникает двухфазный поток с переменной структурой. В отличие от аналогичных структур потока в хорошо изученных пароводяных или нефтегазовых системах, в которых увеличение объемной доли газа приводит к возникновению крупных ускоренно всплывающих пузырей, вплоть до "снарядов" (такой режим мной был назван барботирующим [9]), в вулканических каналах возможно также и односкоростное движение жидкости с пузырьками вплоть до достижения пузырьками состояния, близкого к плотной упаковке, когда эта жидкость переходит в состояние пены. При дальнейшем восходящем движении пена начинает разрушаться, возникает структура частично разрушенной пены, пронизанная сквозными каналами, по которым происходит опережающая утечка газа. Если такую структуру поток сохраняет до выхода из канала, то осуществляется экструзивное извержение. При продолжающемся увеличении объемной доли газа в канале разрушающаяся пена может перейти в газовзвесь - в этом случае будет иметь место газопепловое извержение.

Возможность экструзивного и газопеплового извержения определяется, прежде всего, вязкостью магмы, но зависит также и от ряда других характеристик системы. Критерий, определяющий условие возникновения барботирующего или альтернативных режимов, включающий пять параметров, получен мной в [9,13]. Этот критерий:

Di=Unu.gif (132 bytes)n1/3a2 /cо2, (1)

где U - скорость подъема магмы до появления в ней пузырьков; со - массовая доля растворенного летучего компонента в исходной магме; nu.gif (132 bytes)- вязкость магмы; n - количество зародышей пузырьков в единице объема магмы; а - коэффициент в выражении для растворимости летучего компонента в нелетучем с=ар1/2. Возникновение газопеплового или экструзивного извержения возможно при следующем условии:

Страницы: 1 2

Другие публикации

Бутан
Площадь: 47 тыс. км2. Численность населения: 1,8 млн. человек (1998). Государственный язык: дзонгке. Столица: Тхимпху (50 тыс. жителей, 1998). Государственный праздник: Тхимпху Че-Чху (конец сентября), День интронизации династии Вангчук (17 декабря, с 1917 г.). Д ...

Колумб
По архивам установлен год рождения Колумба - 1451-й. Он родился в Генуе или около нее не ранее 25 августа и не позже 31 октября. Сохранились нотариальные акты, удостоверяющие имущественные сделки и ремесленную деятельность отца Колумба и его матери в Генуе. Сам Христо ...

Разделы

Поиск