Фреатомагматические извержения — это вулканические извержения, возникающие в результате взаимодействия магмы и воды. Они отличаются от исключительно магматических извержений и фреатических извержений . В отличие от фреатических извержений, продукты фреатомагматических извержений содержат ювенильные (магматические) обломки . [1] Для крупного эксплозивного извержения характерно наличие магматических и фреатомагматических компонентов.
Существует несколько конкурирующих теорий относительно точного механизма образования пепла. Наиболее распространенной является теория взрывного термического сжатия частиц при быстром охлаждении от контакта с водой. Во многих случаях вода поставляется морем, как, например, при извержении Сюртсей . В других случаях вода может присутствовать в озере или кальдере -озере, как на Санторини , где фреатомагматический компонент минойского извержения был результатом как озера, так и позднее моря. Также были примеры взаимодействия магмы и воды в водоносном горизонте. Многие из шлаковых конусов на Тенерифе считаются фреатомагматическими из-за этих обстоятельств. [ необходима цитата ]
Другая конкурирующая теория основана на реакциях топливо-охладитель, которые были смоделированы для ядерных реакторов. Согласно этой теории, топливо (в данном случае магма) фрагментируется при контакте с охладителем (морем, озером или водоносным горизонтом). Распространяющиеся волны напряжения и тепловое сжатие расширяют трещины и увеличивают площадь поверхности взаимодействия, что приводит к взрывоопасно быстрым скоростям охлаждения. [1] Два предложенных механизма очень похожи, и реальность, скорее всего, представляет собой комбинацию обоих. [ необходима цитата ]
Фреатомагматический пепел образуется по тем же механизмам в широком диапазоне составов, основных и кислых. Образуются глыбовые и изометричные обломки с низким содержанием пузырьков . [2] Отложения фреатомагматических эксплозивных извержений также считаются лучше отсортированными и более мелкозернистыми, чем отложения магматических извержений. Это является результатом гораздо более высокой фрагментации фреатомагматических извержений.
Гиалокластит — это стекло, обнаруженное в базальтах-подушках , которые были получены путем невзрывного закаливания и растрескивания базальтового стекла. Они по-прежнему классифицируются как фреатомагматические извержения, поскольку они производят ювенильные обломки в результате взаимодействия воды и магмы. Они могут образовываться на глубине воды >500 м, [1] где гидростатическое давление достаточно высоко, чтобы подавлять образование пузырьков в базальтовой магме.
Гиало -туф — это тип горной породы, образованной взрывным дроблением стекла во время фреатомагматических извержений на мелководье (или в водоносных горизонтах ). Гиалотуфы имеют слоистую природу, которая считается результатом затухающих колебаний скорости разряда с периодом в несколько минут. [3] Отложения гораздо более мелкозернистые, чем отложения магматических извержений, из-за гораздо более высокой фрагментации типа извержения. Отложения кажутся лучше отсортированными, чем магматические отложения в полевых условиях из-за их мелкозернистой природы, но анализ размера зерен показывает, что отложения гораздо хуже отсортированы, чем их магматические аналоги. Обломок, известный как аккреционный лапилли, является отличительной чертой фреатомагматических отложений и является основным фактором для идентификации в полевых условиях. Аккреционные лапилли образуются в результате связующих свойств влажного пепла, заставляющих частицы связываться. Они имеют круглую структуру, когда образцы рассматриваются в руке и под микроскопом . [ 1]
Дальнейшим контролем морфологии и характеристик месторождения является соотношение воды и магмы. Считается, что продукты фреатомагматических извержений мелкозернистые и плохо отсортированные там, где соотношение магмы и воды высокое, но когда соотношение магмы и воды ниже, месторождения могут быть более грубыми и лучше отсортированными. [4]
Существует два типа жерловых форм рельефа, образованных в результате взрывного взаимодействия магмы и грунтовых или поверхностных вод: туфовые конусы и туфовые кольца. [1] Оба типа рельефа связаны с моногенетическими и полигенетическими вулканами . В случае полигенетических вулканов они часто переслаиваются с лавами, игнимбритами и отложениями пепла и лапилли . Ожидается, что туфовые кольца и туфовые конусы могут присутствовать на поверхности Марса . [5] [6]
Кольца туфа имеют низкопрофильный шлейф тефры, окружающий широкий кратер (называемый кратером маара ), который обычно ниже окружающего рельефа. Тефра часто неизмененная и тонкослоистая, и обычно считается игнимбритом или продуктом пирокластического потока плотности. Они построены вокруг вулканического жерла, расположенного в озере , прибрежной зоне, болоте или области обильных грунтовых вод .
Туфовые конусы имеют крутые склоны и форму конуса. Они имеют широкие кратеры и образованы из сильно измененной, толстослойной тефры. Они считаются более высоким вариантом туфового кольца, образованного менее мощными извержениями. Туфовые конусы обычно имеют небольшую высоту. Кратер Коко составляет 1208 футов. [7]
Санторини является частью южной Эгейской вулканической дуги , в 140 км к северу от Крита . Минойское извержение Санторини было последним извержением и произошло в первой половине 17 века до н. э. Извержение имело преимущественно риодацитовый состав. [8] Минойское извержение имело четыре фазы. Фаза 1 представляла собой выпадение белой или розовой пемзы с осью рассеивания, простирающейся на восток-юго-восток. Отложения имеют максимальную толщину 6 м, а слои пеплового потока перемежаются наверху. Фаза 2 имеет слои пепла и лапилли , которые перекрестно наслаиваются с мегарябью и дюноподобными структурами . Толщина отложений варьируется от 10 см до 12 м. Фазы 3 и 4 представляют собой пирокластические отложения плотности течения. Фазы 1 и 3 были фреатомагматическими. [8]
Гора Пинатубо находится на Центральном Лусонском континентальном массиве между Южно-Китайским морем и Филиппинским морем . Извержение Пинатубо в 1991 году было андезитовым и дацитовым в предклиматической фазе, но только дацитовым в климактической фазе. Климактическая фаза имела объем 3,7–5,3 км 3 . [9] Извержение состояло из последовательно увеличивающихся выбросов пепла, роста купола, 4 вертикальных извержений с продолжающимся ростом купола, 13 пирокластических потоков и климактического вертикального извержения с сопутствующими пирокластическими потоками. [10] Предклимактическая фаза была фреатомагматической.
Извержение Хатепе в 232 ± 12 г. н. э. было последним крупным извержением на озере Таупо в новозеландской вулканической зоне Таупо . Была незначительная начальная фреатомагматическая активность, за которой последовало сухое извержение 6 км 3 риолита , образовавшего плинианскую пемзу Хатепе. Затем в жерло проникло большое количество воды, что вызвало фреатомагматическое извержение, которое отложило 2,5 км 3 пепла Хатепе. Вода в конечном итоге остановила извержение, хотя большое количество воды все еще извергалось из жерла. Извержение возобновилось с фреатомагматической активностью, которая отложила пепел Ротонгайо. [11]
Вулкан Гримсвотн в Исландии является подледниковым вулканом, расположенным под ледяной шапкой Ватнайёкюдль . При типичном подледниковом извержении вышележащий ледниковый лед плавится под воздействием тепла вулкана, находящегося ниже, а последующее попадание талой воды в вулканическую систему приводит к фреатомагматическому взрыву. [12] Гримсвотн является местом расположения активной геотермальной системы и подвержен фреатомагматическим извержениям. [12] Таяние вышележащей ледяной шапки Ватнайёкюдль также образует подледниковые озера, которые при подходящих условиях могут прорываться наружу в виде катастрофических ледниковых наводнений, известных как йёкюльхлёйп . [13]
Медиа, связанные с фреатомагматическими извержениями на Wikimedia Commons