Vai Vēlaties Izveidot Eksplodēt Vulkānu? Vienkārši Pievienojiet Siltumu

{h1}

Ne visi vulkāni eksplodē eksplozīvi, un, kaut arī zinātnieki jau sen ir sapratuši, ka magmas tips ietekmē izvirdumu, jauni pētījumi rāda, ka karstums virza arī kaboomu.

Džefrijs Džonsons, Boīzes Valsts universitātes ģeozinātņu asociētais profesors, pievienoja šo rakstu WordsSideKick.com's Ekspertu balsis: op-ed un atziņas.

Nākamreiz, kad jums pasniegs plakanu koksu, pārsteidziet draugus ar vulkāna žargonu. Sūdzieties viesmīlim, ka jūsu dzērienā ir "iztvaikojušo gabals". Pēc tam ierosiniet, ka, ja kola tiktu uzkarsēta, tās šķīdība varētu samazināties, katalizējot burbuļu augšanu, kā rezultātā uzlabosies garša un / vai notiks "paroksizmāla izvirdums".

Ja viņi joprojām klausās, sakiet viņiem, ka tieši tas notiek vulkānos. Nesen žurnālā Nature publicēts jauns raksts parādīja "siltuma mainības kritisko ietekmi augošās magmās" - tas nozīmē, ka iepriekš nenovērtētās temperatūras izmaiņas, šķiet, kontrolē izvirdumu rašanos un sprādzienbīstamību.

Kabooms

Vulkāni eksplodē sprādzienbīstami, kad ar gāzi uzlādēta magma sasniedz Zemes virsmu. Vulkanologi magmatiskās gāzes sauc par gaistošām, jo ​​šo gāzu daudzums augošajā magmā nosaka, vai vulkāns eksplodē ( gaistošs mode) vai slīpi izsvītro.

Gāzes burbuļu veidošanās un augšana ir sarežģīti procesi, kas aizrauj gandrīz ikvienu vulkanologu. Ir vulkanologi, kuri vienaudžos no sīkiem kristāliem izmēro izšķīdušās gāzes niecīgos daudzumus, un ir vulkanologi, kas izmanto spektroskopiju - īpaši pētījumus par to, kā minerāli absorbē ultravioleto gaismu -, lai izmērītu bagātīgās gāzes, kas plūst no ventilācijas atveres. Eksperimentālie vulkanologi izkausē vulkāna ieži un piepūš tos ar gāzēm. Ir arī skaitliski modelējoši vulkanologi, kuri varbūt nekad neuzdrošināsies laukumā, bet izstrādā sarežģītu kodu, lai modelētu atgāzēšanu un izvirdumus. [50 pārsteidzoši fakti par vulkānu]

Bet viņi visi apsver to, kas notiek ar magmas paketi, kad tā paceļas pret vulkāna ventilācijas atveri un saplīst tajā.

Magma dziļi vulkānā sāk lēnām celties, bet galu galā tas paātrinās Zemes virsmas virzienā. Tas notiek tāpēc, ka, pieaugot magmai, tas izkļūst no pārspiediena saspiešanas un burbuļi aug. Magma vide dramatiski mainās, tāpat kā izkausētā ieža raksturs, ieskaitot - vissvarīgāk - vulkāniskās gāzes daudzumu, kas veicina sprādzienbīstamību.

Iedomāsimies magmas braucienu, kas sākas apmēram 2 jūdzes jeb aptuveni 3 kilometrus zem vulkāna atveres. Tas ir aptuveni liela vulkāna pamatnes dziļums, un tur notiek intensīvs spiediens: Magma šajā dziļumā gandrīz tūkstoš reizes tiek pakļauta atmosfēras spiedienam. Rezultātā magma pārvietojas caur gariem lūzumiem vai lokšņu "aizsprostiem", nevis cauruļveida caurulēm, kas dominē netālu no virsmas. Kad magma plūst, apkārtējā aukstākā klints tiek sašķelta pa dažām collām vai varbūt pāris pēdām, ļaujot magmai iziet cauri.

Šādos dziļumos magma ir ārkārtīgi viskozs šķidrums, bieži (bet ne vienmēr) peldoties ar kristāliem, bet lielākoties tajā nav burbuļu. Ja nav burbuļu, tas nenozīmē, ka nav gāzes, bet gan tas, ka tas galvenokārt ir piesaistīts vai izšķīdis magmā. Vismaz 1 procents (un potenciāli pat 5 procenti) no magmas masas šajā dziļumā būs nemanāma, ieslēgta gāze.

Kaut arī šie gāzes daudzumi var nešķist pārāk nozīmīgi, padomājiet, piemēram, ja magma piepildītu 1 procentu no mazas karstā baļļa satura masas. Tas saturētu vairāk nekā 50 mārciņas. (aptuveni 20 kilogrami) gāzes, kas, katastrofiski izplešoties - kā tas ir raksturīgi vulkānu izvirdumu laikā -, ir vienāda ar enerģiju, ko atbrīvo apmēram 50 mārciņas. sprādzienbīstama TNT vai aptuveni 100 megadžouli enerģijas.

Magma, pat ja tajā nav burbuļu, paceļas peldspējas dēļ. Tā kā tas ir nedaudz mazāk blīvs nekā aukstāks iezis, kas to ieskauj, tas sava veida peld augšup.

Sākumā tas var lēnām celties, bet, tā kā magma sasniedz seklāku līmeni, tā var paātrināties. Samazinoties ierobežotajam spiedienam, kausējumā notiek būtiskas izmaiņas. Sāk parādīties vairāk burbuļu, un tie samazina kopējo šķidruma blīvumu. Šiem burbuļiem paplašinoties, blīvums turpina samazināties. Tad palielinās peldspēja, veicinot ātrāku pacelšanos, uzlabotu burbuļu izveidi un paplašināšanos. Šīs atsauksmes izraisa blīvuma samazināšanos un peldspējas palielināšanos.

Šis cikls turpinās, līdz magma tiek sagrauta. Šie vienreiz neredzamie burbuļi sagrauj apkārt esošo magmu gabalos, un no krātera izplūst gāze, pelni un visi ceļā esošie vulkāna gabali.

Ģeologs Ričards Sandersons pēta aktīvā Santjaguito kupola klinšu kauliņus un muguriņas.

Ģeologs Ričards Sandersons pēta aktīvā Santjaguito kupola klinšu kauliņus un muguriņas.

Kredīts: Džefrijs Džonsons

Siltuma loma

Šāda spiediena kontrolēta degazēšana ir bijis standarta zinātniskais modelis sprādzienbīstamu izvirdumu gadījumos. Bet tagad Yan Lavallée, Anglijas Liverpūles Universitātes Vides zinātņu skolas profesors, ir ieviesis šo modeli pēc būtības. Jaunā rakstā žurnālā Nature ar nosaukumu "Termiskā vezikulācija vulkānu izvirdumu laikā".

Lavallée ir parādījis, ka, lai arī demogrāfiskajai magmai ir tendence uz gāzēm, tā vēl vairāk degazējas, kad tā sakarst. Un tas, iespējams, sakarst un degazē daudz vairāk, nekā zinātnieki ir domājuši.

Zinātnieki ir vienisprātis, ka, lai magma pastāvētu izkusušā formā, nevis kā ciets klintis, tai jābūt karstai. Vidēji magma ir aptuveni 2000 grādi pēc Fārenheita vai ap 1000 grādi pēc Celsija.

Mazāk atzīts, ka magma var kļūt diezgan karstāka, pateicoties diviem procesiem, kas pastāv lielākajā daļā vulkāna kanālu.

Pirmkārt, magma izdala siltumu, kad sākas tā daļas iesaldēt. Tāpat kā ūdenī, sasalstot veidojas kristāli, un, veidojoties kristāliem, tie izdala siltumu. Kubikcentimetrs (apmēram 0,06 kubikcollas) "sasalšanas" kristālu, piemēram, kvarca, sasildīs apkārtējās magmas kilogramu (apmēram 2,2 lbs.) Par 5 grādiem C (9 grādi F). Šis pievienotais siltums var izraisīt gāzes izplūdi no šķidruma magmas.

Otrkārt, magma sakarst, plūstot caur sašaurinātām caurulēm. Tā kā viskozie šķidrumi tiek spiesti caur plaisām vai šaurām caurulēm, plūstošais iezis berzes dēļ atbrīvo siltumu. Supersticky magma, kas ieplūst plaisā, ir tāda veida kā taffy, kas tiek izspiesta caur šļirces mazo urbumu. Taffy arī sakarst un kļūst iesnas.

Lavallée, kurš bija pētījuma vadošais pētnieks, un viņa kolēģi norāda, ka šie procesi rada būtiskus karsēšanas cēloņus, apvienojot ģeologu iepriekšējo izpratni par ģeofizikālajiem ierobežojumiem ar iežu paraugu analīzi un procesu laboratorisko simulāciju.

Ar skenējošu elektronu mikroskopu iegūts apaļu burbuļu (melnā krāsā) attēls, kas izveidojies akmenī, kurš tika uzkarsēts un izkusis berzes eksperimenta laikā.

Ar skenējošu elektronu mikroskopu iegūts apaļu burbuļu (melnā krāsā) attēls, kas izveidojies akmenī, kurš tika uzkarsēts un izkusis berzes eksperimenta laikā.

Kredīts: Yan Lavallée

Par vulkāniem un pierādījumiem

Lavallée 2013. gadā mēroga Santjaguito kupolu - aktīvo vulkānu Gvatemalā -, lai meklētu klintis, kas liecina par berzes karsēšanu.

Kupola pelēkā virsma ir jūtama māju lieluma klinšu muguriņu kolekcija, kas ekstrudēta pēdējās desmitgadēs un dažās vietās joprojām ekstrudē. Milzīgi bloki ir saspiesti pret virsmu kā neticami lipīga, viskoza magma. Procesa laikā šie ieži salūza un saplaisāja, pirms vēlāk tos atkvēlināja, turpinot intensīvu karstumu (ap 1000 grādiem C) vulkāna iekšienē.

Lavallée meklēja kupolavā šīs dziedētās plaisas, pēc kurām viņš uzskatīja, ka tās attēlotu fosilās ejas, kurās izplūst gāze. Atgriezies laboratorijā, viņš atrada pierādījumus: Izmantojot elektronu mikroskopu, šo atkvēlināto plaisu faktūrās atklājās vietā sasalušās pelnu šķembas pēc tam, kad tās plūst ar karstu gāzi, kas radās plaisu malās.

Brīnišķīgs lteorētiski atbalstīja arī laboratorijas eksperimenti. Lavallée un viņa kolēģi paņēma dūres lieluma lavas klinšu paraugus un ar milzīgu spēku uzspieda tos kopā, pēc tam lēnām pagrieza vienu akmeņu paraugu pret otru. Tas radīja intensīvu berzi un karstumu - pietiekami, lai izkausētu iežu un atbrīvotu bagātīgu, iepriekš ieslēgtu gāzi.

Pēdējais puzles gabals sasaista visu stāstu: Lavallée ģeofiziķu partneri izpētīja tuvējo Santjaguito kupola daļu, kas atrodas ceturtdaļjūdzes (apmēram 0,4 km) attālumā no vietas, kur tika ņemti paraugi. Šis kupols aktīvi izcēlās, kad komanda apmeklēja, un apmēram reizi stundā kupola virsma un tās iekšpuse sliecās augšup, liekot viskozai ielai plūst un iekšēji deformēties.

Ja esat aktuāls eksperts - pētnieks, biznesa vadītājs, autors vai novators - un vēlaties sniegt ieguldījumu op-ed, rakstiet mums šeit.

Ja esat aktuāls eksperts - pētnieks, biznesa vadītājs, autors vai novators - un vēlaties sniegt ieguldījumu op-ed, rakstiet mums šeit.

Skatoties no droša viedokļa, periodiskā aktivitāte bija iespaidīga. Dažu sekunžu laikā pēc izvirduma sākšanās pelnu un gāzes plūsmas kolonnas paceļas simtiem metru un galu galā sasniedz vairāk nekā kilometru augstumu. Kvēlspuldzes, kuru izmērs ir mikroviļņu krāsnis, tiek izpūstas virzienā uz priekšu un pēc tam ietriecas vulkāna sānu malās, atveroties vaļā un kaskādes virzienā uz leju.

Ģeofiziķi uztvēra saistītās, smalkās, pazemes kustības Santjaguito, izmantojot instrumentu klāstu, ieskaitot seismometrus (kas mēra kustības zemē) un slīpuma mērītājus (kas mēra Zemes virsmas slīpumu). Šie sensori atklāj klinšu kustības dziļumu un lielumu - datus pētnieki izmantoja, lai novērtētu gāzes daudzumu, kas uzkrājas izvirduma ciklu laikā.

Saskaņā ar Lavallée teoriju, viņa klinšu un magmas kustības var izraisīt simtiem grādu temperatūras paaugstināšanos, veicinot iepriekš "plakanās" magmas iztvaikošanu un sekojošu vardarbīgu degazēšanu. Kupola ieži un izvirdumi Santjaguito kalpo kā vilinoši pierādījumi tam, kā berzes karsēšana var izraisīt vulkānu eksploziju.

Santjaguito lava un plakanā kola vairumā gadījumu ir briesmīgi analogi. Neskatoties uz to, Santjaguito uzvedība piedāvā ieskatu izpratnē par dzīvībai svarīgiem procesiem, kas ietekmē vulkānu sprādzienbīstamību citos analogos vulkānos - Santjaguito vulkāna laboratorijas atklājumi atklāj bīstamo kupolu vulkānu dinamiku visā pasaulē.

Sekojiet visiem ekspertu balsu jautājumiem un debatēm - un kļūstiet par diskusijas daļu - Facebook, Twitter un Google+. Paustie uzskati ir autora viedokļi, un tie ne vienmēr atspoguļo izdevēja uzskatus. Šī raksta versija sākotnēji tika publicēta vietnē WordsSideKick.com.


Video Papildinājums: .




Pētniecība


Ārpus Gliemenēm Okeāna Paskābināšanās Ir Slikta Cilvēkiem (Op-Ed)
Ārpus Gliemenēm Okeāna Paskābināšanās Ir Slikta Cilvēkiem (Op-Ed)

Focus Shrub 'Šaušanas' Zvaigznes Nonāk Fokusā (Foto)
Focus Shrub 'Šaušanas' Zvaigznes Nonāk Fokusā (Foto)

Zinātne Ziņas


Ģeologi Atklāj Lielāko Zemūdens Vulkānu, Izskaidro Visā Pasaulē Dīvainā Cilvēka Dzirdēto
Ģeologi Atklāj Lielāko Zemūdens Vulkānu, Izskaidro Visā Pasaulē Dīvainā Cilvēka Dzirdēto

Nigērijas Uzliesmojuma Gadījumu Skaita Pieaugums Nāves Gadījumā: Kas Ir Lassa Drudzis?
Nigērijas Uzliesmojuma Gadījumu Skaita Pieaugums Nāves Gadījumā: Kas Ir Lassa Drudzis?

Dīvainas Daļiņas Var Ceļot Ātrāk Nekā Gaisma, Pārkāpjot Fizikas Likumus
Dīvainas Daļiņas Var Ceļot Ātrāk Nekā Gaisma, Pārkāpjot Fizikas Likumus

Reliģisko Mānīšanu Vēsture
Reliģisko Mānīšanu Vēsture

Asins Krāsa: Šeit Ir Dabas Sarkanākie Sarkanie (Foto)
Asins Krāsa: Šeit Ir Dabas Sarkanākie Sarkanie (Foto)


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com