苏特塞式火山弹破碎的理论模型
地球物理
2021-10-04 v1
摘要
苏特塞式喷发是一类重要的、多为玄武质的火山喷发，最早于 20 世纪 60 年代被确认，其中在空气-水界面喷发的岩浆与大量泥浆（先前喷出并随水重新进入火山口的火山碎屑混合物）相互作用。在苏特塞式喷发期间，会抛出初始含有泥浆囊的热岩浆弹。尽管这些岩浆弹内部会产生蒸汽并预期随后出现高压，许多弹体仍能在不爆炸的情况下落地。我们试图通过构建并求解一个简化的球形数学模型来解释这一现象，该模型描述了苏特塞式岩浆弹在飞行过程中因液体闪蒸为蒸气而引起的压力和温度的耦合演化。模型分析给出了由蒸汽压力积聚导致岩浆弹破碎的判据，并预测若蒸汽通过多孔弹体的扩散流动足够快，弹体将完整存活于飞行过程。该判据明确将破碎与岩浆弹属性相关联，并描述了苏特塞式岩浆弹虽含闪蒸液态水却能在飞行中存活的原因，从而推进了火山学中关于岩浆弹内包体起源的持续讨论。
引用
@article{arxiv.2108.07997,
title = {A theoretical model of Surtseyan bomb fragmentation},
author = {Emma Greenbank and Mark J. McGuinness and C. Ian Schipper},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.07997},
year = {2021}
}
备注
22 pages, 7 figures. Accepted Proc Roy Soc Lond A, Aug 2021