剪切增强的圆柱形管道中岩浆起泡渗透率发育
地球物理
2025-05-16 v1
摘要
在岩浆起泡过程中，当生长中的气泡开始形成连通网络允许流体渗透时，渗透率得以建立。该渗流阈值控制了岩浆上升与挥发分析出的相对速率，进而决定喷发样式。渗透主要受总起泡率和剪切条件控制。我们在空间受限的圆柱形管道几何结构中进行了流纹玻璃的起泡实验。样品所经历的剪切量通过改变样品直径和约束直径来控制，以实现不同程度的自由（各向同性）膨胀，随后为受限（各向异性）膨胀。孔隙各向异性沿流向亚平行发展。我们测量了起泡样品的总孔隙度、连通孔隙度和渗透率。我们观察到两种行为模式：1）以各向同性膨胀为主的样品，其渗流起始与剪切变形的开始相对应；2）以各向异性膨胀为主的样品，表现出低渗流阈值（<20%），且渗透率在孔隙度增加时几乎保持恒定。我们发现连通孔隙度与渗透率之间存在良好相关性，剪切样品与未剪切样品呈现出不同的趋势。起泡岩浆中各向异性的发育在岩浆网络中普遍存在，我们的数据强调了在研究渗流阈值时考虑原位剪切条件的重要性。
引用
@article{arxiv.2505.10103,
title = {Shear-enhanced permeability development of magma vesiculating in cylindrical conduits},
author = {J. Birnbaum and J. Schauroth and J. Weaver and J. E. Kendrick and A. Lamur and Y. Lavallée},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.10103},
year = {2025}
}