Фреатомагматические извержения – это извержения вулканов , 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] Крупные эксплозивные извержения обычно имеют магматические и фреатомагматические компоненты.
Существует несколько конкурирующих теорий относительно точного механизма образования пепла. Наиболее распространенной является теория взрывного теплового сжатия частиц при быстром охлаждении от контакта с водой. Во многих случаях вода поступает из моря, как, например, при извержении Суртсей . В других случаях вода может присутствовать в озере или кальдерном озере, как на Санторини , где фреатомагматический компонент минойского извержения был результатом образования как озера, так и позже моря. Также были примеры взаимодействия магмы и воды в водоносном горизонте. Из-за этих обстоятельств многие шлаковые конусы на Тенерифе считаются фреатомагматическими. [ нужна цитата ]
Другая конкурирующая теория основана на реакциях топлива и теплоносителя, которые были смоделированы для ядерных реакторов. Согласно этой теории, топливо (в данном случае магма) фрагментируется при контакте с теплоносителем (морем, озером или водоносным горизонтом). Распространяющиеся волны напряжения и тепловое сжатие расширяют трещины и увеличивают площадь поверхности взаимодействия, что приводит к взрывоопасной скорости охлаждения. [1] Два предложенных механизма очень похожи, и в действительности, скорее всего, это комбинация обоих. [ нужна цитата ]
Фреатомагматический пепел образуется по одним и тем же механизмам в широком диапазоне составов, основных и кислых. Формируются глыбистые и изометричные кластики 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 — стекло, обнаруженное в подушечных базальтах , полученных путем невзрывной закалки и разрушения базальтового стекла. Их до сих пор классифицируют как фреатомагматические извержения, поскольку они образуют ювенильные обломки в результате взаимодействия воды и магмы. Они могут образовываться на глубине более 500 м, [1] где гидростатическое давление достаточно велико, чтобы ингибировать везикуляцию в базальтовой магме.
Гиалотуф — это тип горной породы, образовавшейся в результате взрывного дробления стекла во время фреатомагматических извержений на небольших глубинах воды (или внутри водоносных горизонтов ). Гиалотуфы имеют слоистую природу, что считается результатом затухающих колебаний скорости истечения с периодом в несколько минут. [3] Отложения гораздо более мелкозернистые, чем отложения магматических извержений, из-за гораздо более высокой фрагментации типа извержений. Отложения кажутся лучше отсортированными, чем магматические отложения на месторождении, из-за их тонкого характера, но анализ размера зерен показывает, что отложения гораздо хуже отсортированы, чем их магматические аналоги. Обломок, известный как аккреционные лапилли , характерен для фреатомагматических отложений и является основным фактором для идентификации в полевых условиях. Аккреционные лапилли образуются в результате когезионных свойств влажной золы, вызывая связывание частиц. Они имеют круглую структуру, если рассматривать образцы вручную 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 магма/вода высокое, но при более низком соотношении магма/вода отложения могут быть более крупными и лучше отсортированными. [4]
Существует два типа жерловых форм рельефа , образующихся в результате взрывного взаимодействия магмы и грунтовых или поверхностных вод; туфовые конусы и туфовые кольца. [1] Обе формы рельефа связаны с моногенетическими вулканами и полигенетическими вулканами . В случае полигенетических вулканов они часто переслаиваются лавами, игнимбритами и отложениями пеплов и лапилли . Ожидается, что на поверхности Марса могут присутствовать туфовые кольца и туфовые конусы . [5] [6]
Кольца туфа имеют низкопрофильный фартук из тефры , окружающий широкий кратер (называемый кратером маара ), который обычно ниже окружающего рельефа. Тефра часто не изменена и тонкослоистая, и ее обычно считают игнимбритом или продуктом пирокластического потока плотности . Они строятся вокруг жерла вулкана, расположенного в озере , прибрежной зоне, болоте или районе с обильными грунтовыми водами .
Туфовые конусы имеют крутые склоны и конусообразную форму. Они имеют широкие кратеры и образованы сильно измененной, густослоистой тефрой. Они считаются более высоким вариантом туфового кольца, образовавшимся в результате менее мощных извержений. Туфовые конусы обычно имеют небольшую высоту. Кратер Коко имеет высоту 1208 футов. [7]
Санторини является частью Южно-Эгейской вулканической дуги , в 140 км к северу от Крита . Минойское извержение Санторини было последним извержением и произошло в первой половине 17 века до нашей эры. Извержение имело преимущественно риодацитовый состав. [8] Минойское извержение имело четыре фазы. Фаза 1 представляла собой выпадение пемзы от белого до розового цвета с направлением оси рассеяния на восток-юго-восток. Максимальная мощность отложения составляет 6 м, а сверху переслаиваются слои пепловых потоков. Фаза 2 представлена слоями пепла и лапилли , которые перекрёстно расслоены мегарябью и дюноподобными структурами . Мощность отложений варьируется от 10 см до 12 м. Фазы 3 и 4 представляют собой отложения течения пирокластической плотности. Фазы 1 и 3 были фреатомагматическими. [8]
Гора Пинатубо находится на территории Центрального Лусона между Южно-Китайским и Филиппинским морями . Извержение Пинатубо в 1991 году содержало андезит и дацит в предклиматической фазе, но только дацит в кульминационной фазе. Климатическая 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 кульминационного вертикального извержения с соответствующими пирокластическими потоками. [10] Доклиматическая фаза была фреатомагматической.
Извержение Хатепе, произошедшее в 232 ± 12 году нашей эры, было последним крупным извержением озера Таупо в новозеландской вулканической зоне Таупо . Первоначально наблюдалась незначительная фреатомагматическая деятельность, за которой последовало сухое излияние 6 км 3 риолита , образующего плинианскую пемзу Хатепе. Затем в жерло проникло большое количество воды, что вызвало фреатомагматическое извержение, в результате которого отложилось 2,5 км 3 пепла Хатепе. Вода в конечном итоге остановила извержение, хотя из жерла все еще вырывалось большое количество воды. Извержение возобновилось с фреатомагматической активностью, в результате которой образовался пепел Ротонгайо. [11]
Вулкан Гримсвётн в Исландии — это подледниковый вулкан, расположенный под ледяной шапкой Ватнайокудль . При типичном подледниковом извержении вышележащий ледниковый лед тает под действием тепла вулкана внизу, а последующее попадание талой воды в вулканическую систему приводит к фреатомагматическому взрыву. [12] Гримсвотн является местом расположения активной геотермальной системы и склонен к фреатомагматическим извержениям. [12] Таяние вышележащей ледниковой шапки Ватнайёкюдль также приводит к образованию подледниковых озер, которые при подходящих условиях могут вспыхнуть в виде катастрофических прорывов ледниковых наводнений, известных как йёкульхлауп . [13]
СМИ, связанные с фреатомагматическими извержениями, на Викискладе?