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溢流玄武岩中叶状表面重修和远端爆发熔岩流之间的形态转变:来自模拟实验的见解
Bulletin of Volcanology ( IF 3.6 ) Pub Date : 2024-01-05 , DOI: 10.1007/s00445-023-01693-6
Erika Rader , Sean Peters , Loÿc Vanderkluysen , Amanda B. Clarke , Hetu Sheth

大陆溢流玄武岩(CFB)以两种特征熔岩形态为主。第一种类型被称为“复合型”或“丘状 pāhoehoe”,具有枕状熔岩流瓣,横截面约为 0.5-2 m,冷边缘较薄。第二种类型被称为“简单”或“片瓣”,保留了更巨大的膨胀流动内部,这些内部在数百米到公里的尺度上横向连续。先前的假设表明,有两个因素可能导致地层形态从“复合”到“简单”的变化:1)喷发持续时间增加或2)挤出速率增加。我们测试了这样的假设:挤压速率的大幅增加将导致流动形态从多个小波瓣转变为膨胀的片状波瓣,这是由于流动传播从内流表面重修主导到边缘突破主导的转变。我们使用将聚乙二醇 (PEG) 蜡挤出到直径 130 厘米的圆形水箱中,进行了比以前的研究更大、更复杂的实验。我们的工作模拟了更复杂的熔岩场,熔岩场随着距喷发口的距离而改变流动形态,这是循环流化床的特征。之前的 PEG 研究将挤出速率与近源表面形态联系起来,而我们的实验评估了流动传播机制如何随着挤出速率和距源距离的变化而变化。确定了两种流动传播方式:1)重铺,其中熔融物质突破流动表面并覆盖较旧的地壳;2)边缘突破,其中熔融物质在流动的活动远端边缘延伸到地壳之外。发现通过边缘突破传播的流动具有较低比例的重新表面区域,反之亦然。我们表明,需要进行大量的表面重整,以保留流动内的内部冷却边界和低挤压率的表面形态,而边缘突破主导的流动往往会使枕状表面形态膨胀,从而在距通风口很远的地方保留大量的内部。更高且更稳定的挤出速率往往会降低表面重修的程度,并增加源与保留的低挤出速率表面形态之间的距离。我们发现,挤出速率的增加相当于挤出速率比例因子 Ψ 值从 < 1 到 > 5 的跳跃,这对于确保从表面重修主导的叶状形态转变为边缘突破主导的传播方式是必要的。假设喷口几何形状没有变化,这相当于裂隙喷发的渗出率增加了 125 倍,点源喷发的喷发率增加了 625 倍。这相当于 1987-1990 年基拉韦厄火山喷发记录的 0.2 m 3 /s 的喷出率,增加到 125 m 3/s,通常在 2014 年冰岛 Holuhraun 喷发和 2018 年夏威夷 Leilani Estates 喷发期间测量。因此,我们认为大陆溢流玄武岩不需要异常大的喷发率,而是比小体积喷发活动的时间更长、更一致。





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更新日期:2024-01-05
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