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

Условия возможности катастрофического скачка

Страница 1

ris3sm.gif (6857 bytes)

Рис. 3

Из картинки сборки очевидно, что скачок возможен, если величина расщепляющего параметра меньше критической. Расчеты показывают, что, строго говоря, ни один из выбранных нами управляющих параметров не является расщепляющим в чистом виде, то есть не проводит изображающую точку строго по оси сборки. Наиболее близка к этому длина канала (глубина очага) и, кроме того, глубина очага - это наиболее стабильный, обычно почти не меняющийся в процессе извержения, параметр. Поэтому, в первом приближении его можно рассматривать как расщепляющий. Тогда критерием возможности катастрофического скачка будет условие:

Н0<Hкр (8)

Нормальным параметром в начале извержения, в соответствии с приведенными выше рассуждениями, следует считать проводимость канала.

Глубина очага Н0 для каждого конкретного вулкана может быть определена комплексом геофизических методов. Критическая глубина Нкр находится с помощью численных расчетов на основе приведенной модели. Расчеты показали, что Нкр зависит практически только от одного параметра - содержания летучих с0, причем линейно по закону [12]:

Нкр= Н*(с0-с*), (9)

Где Н*=356 и с*=0,01 - константы. График зависимости (9) показан на рис.3.

На рисунке хорошо видно, что, хотя катастрофический скачок возможен при различных глубинах очага, большая глубина очага требует для этого и большей массовой доли летучих. Поскольку и глубина очага, и содержание летучих в магме ограничены естественными рамками, область возможности катастрофических скачков оказалась довольно узкой.

Минимальная глубина устойчивого очага определяется условиями теплообмена (допустимыми потерями тепла через кровлю) и не может быть меньше 5-6 км. (На меньшей глубине возможны только нестабильные, кратковременно сохраняющие активность, небольшие близповерхностные интрузии.) Такой минимальной критической глубине соответствует содержание летучих примерно 2%. Близкое к этому (и меньшее) количество летучих содержится в магмах большинства базальтовых извержений. В этом причина того, что на базальтовых вулканах катастрофических скачков интенсивности не наблюдается.

Максимальная глубина очага, при которой возможны скачки, ограничивается содержанием летучих. Максимальная величина с0 в вулканических очагах, оцениваемая по фазово-минеральным равновесиям во вкрапленниках, составляет 5-6%. Такому содержанию растворенной воды соответствует критическая глубина очага около 20 км.

Таким образом, диапазон значений параметров, при которых возможны катастрофические скачки, составляет по содержанию летучих - от 2 до 6%, а по глубине очага - от 5 до 20 км. Реально диапазон уже, так как вблизи его границ скачок будет очень мал. Катастрофические скачки интенсивности практически исключены для базальтовых вулканов, так как магмы таких вулканов обычно содержат относительно мало летучих, и их очаги расположены относительно глубоко. Скачки должны быть свойственны вулканам с кислыми и средними магмами, очаги которых, как правило, расположены на глубинах меньших 20 км, а магмы содержат достаточно много летучих. Это мы и наблюдаем в действительности.

Скачкообразный переход от газопирокластического к экструзивному режиму также определяется соотношением фактической и критической глубин очага [14]. Чем больше фактическая глубина очага при той же критической, тем больше протяженность и полное сопротивление канала, тем больше давление на нижнем его конце и больше абсолютная и относительная протяженность зоны жидкостного потока, тем меньше процесс вспенивания магмы захватывает область очага. Когда перепад давления вследствие извержения уменьшается настолько, что начинается подъем уровня фрагментации, этот подъем, замедляясь, продолжается до тех пор, пока движущий перепад давления не скомпенсируется гидростатическим. Если это происходит до достижения этим уровнем верхнего конца канала, извержение прекращается, если движение продолжается - начинается экструзивная стадия. Последнее требует достаточно большой величины остаточного давления, для чего необходима соответствующая глубина очага. При неглубоком очаге уровень начала газоотделения погружается далеко в очаг, что приводит к значительному его опустошению. Когда давление на нижнем конце канала падает настолько, что начинается обратный подъем уровня фрагментации, запаса энергии в очаге может оказаться недостаточно, чтобы обеспечить подъем даже пористой магмы до поверхности. Извержение прекратится полностью.

Страницы: 1 2 3

Другие публикации

Физико-географический очерк
ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ Турция расположена на восточном полушарии, между 25о 40/ и 44о 48/ в.д. 35о 51/ и 42о06 с.ш. Ее площадь (включая внутренние водоемы) 779452 кв.км. Основная часть территории Турции - 97 % - расположена в Азии и только 3 % - в Европе. Географич ...

Неблагоприятные экзогенно-динамические процессы и их характеристика
Подтопление в пределах города связано в первую очередь с изменением режима Волги. После строительства каскада ГЭС (прежде всего Горьковской ГЭС) уровень воды в реке находится на постоянном высоком уровне, а волжские притоки в своем нижнем (приустьевом) течении находят ...

Разделы

Поиск