Эффузивное извержение — тип вулканического извержения , при котором лава непрерывно вытекает из вулкана на землю.
Существует две основные группы извержений: эффузивные и эксплозивные. [1] Эффузивное извержение отличается от эксплозивного извержения , при котором магма бурно фрагментируется и быстро выбрасывается из вулкана. Эффузивные извержения наиболее распространены в базальтовых магмах, но они также случаются в промежуточных и кислых магмах. Эти извержения образуют потоки лавы и лавовые купола , каждый из которых различается по форме, длине и ширине. [2] Глубоко в земной коре газы растворяются в магме из-за высокого давления, но при подъеме и извержении давление быстро падает, и эти газы начинают выделяться из расплава. Извержение вулкана является эффузивным, когда извергающаяся магма бедна летучими веществами (вода, углекислый газ, диоксид серы , хлористый водород и фтористый водород), что подавляет фрагментацию, создавая сочащуюся магму, которая выливается из жерла вулкана в окружающую местность. [1] Форма эффузивных потоков лавы определяется типом лавы (то есть составом ), скоростью и продолжительностью извержения, а также топографией окружающего ландшафта. [3]
Для того чтобы произошло эффузивное извержение, магма должна быть достаточно проницаемой, чтобы позволить выталкивать содержащиеся в ней пузырьки газа. Если магма не превышает определенного порога проницаемости, она не может дегазировать и извергнется взрывным образом. Кроме того, при определенном пороге фрагментация внутри магмы может вызвать взрывное извержение. Этот порог регулируется числом Рейнольдса , безразмерным числом в гидродинамике , которое прямо пропорционально скорости жидкости . Извержения будут эффузивными, если магма имеет низкую скорость подъема. При более высоких скоростях подъема магмы фрагментация внутри магмы превышает пороговое значение и приводит к взрывным извержениям. [4] Кремниевая магма также демонстрирует этот переход между эффузивными и взрывными извержениями, [5] но механизм фрагментации отличается. [4] Извержение вулкана Новарупта в 1912 году и извержение вулкана Стромболи в 2003 году продемонстрировали переход от эксплозивного к эффузивному типу извержения. [5] [6]
Магмы базальтового состава являются наиболее распространенными эффузивными извержениями, поскольку они не насыщены водой и имеют низкую вязкость. Большинство людей знают их по классическим фотографиям рек лавы на Гавайях. [ требуется ссылка ] Извержения базальтовой магмы часто переходят от эффузивных к эксплозивным моделям извержения. Поведение этих извержений во многом зависит от проницаемости магмы и скорости подъема магмы. Во время извержения растворенные газы выделяются и начинают подниматься из магмы в виде газовых пузырьков. [7] Если магма поднимается достаточно медленно, эти пузырьки успеют подняться и вырваться, оставив позади менее плавучую магму, которая плавно вытекает. Эффузивные потоки базальтовой лавы охлаждаются до одной из двух форм: ʻaʻā или pāhoehoe . [8] Этот тип потока лавы образует щитовые вулканы , которые, например, многочисленны на Гавайях , [9] и именно так формировался и в настоящее время формируется остров.
Кремниевые магмы чаще всего извергаются взрывчато, но они могут извергаться эффузивно. [10] Эти магмы насыщены водой, [11] и на много порядков более вязкие, чем базальтовые магмы, что делает дегазацию и излияние более сложными. Дегазация перед извержением через трещины во вмещающей породе, окружающей магматическую камеру, [12] играет важную роль. Пузырьки газа могут начать выходить через крошечные пространства и сбрасывать давление, видимые на поверхности как выходы плотного газа. [13] Скорость подъема магмы является наиболее важным фактором, определяющим, какой тип извержения это будет. Для того, чтобы кремниевые магмы извергались эффузивно, скорость подъема должна составлять от 10−5 до 10−2 м /с, с проницаемыми стенками канала , [4] , чтобы у газа было время раствориться и рассеяться в окружающей породе. Если скорость потока слишком высокая, даже если канал проницаем, он будет действовать так, как будто он непроницаем [4], и приведет к взрывному извержению. Кремниевые магмы обычно образуют глыбовые потоки лавы [14] или крутые холмы, называемые лавовыми куполами , потому что их высокая вязкость [15] не позволяет им течь так же, как базальтовые магмы. Когда образуются фельзитовые купола, они размещаются внутри и поверх канала. [16] Если купол образуется и кристаллизуется достаточно рано во время извержения, он действует как пробка в системе, [16] отрицая основной механизм дегазации. Если это происходит, то извержение обычно меняется с эффузивного на взрывное из-за повышения давления под куполом лавы. [10]