Лавовый шар - Википедия - Lava balloon

Фотография дымящихся камней, плавающих на обесцвеченной воде
Лавовые шары во время 2011–12 годы Извержение Эль Йерро, плавающие на обесцвеченной воде

А лавовый шар это наполненный газом пузырек лава который плавает на поверхности моря. Размер может достигать нескольких метров. Когда он выходит из моря, обычно бывает жарко и часто дымится. После некоторого плавания он наполняется водой и снова тонет.

Лавовые шары могут образовываться в потоки лавы вход в море и в вулканические жерла, но они не распространены. Они наблюдались в Азорские острова, Канарские острова, Гавайи, Япония, Марианские острова и Мексика. По-видимому, они образуются, когда газы попадают в ловушку магма образуют большие пузыри, которые со временем поднимаются на поверхность моря. На Канарских островах воздушные шары, содержащие отложения, использовались для определения возраста фундамента, на котором построен вулкан; эти отложения также сначала были неверно истолкованы как свидетельство надвигающегося большого взрывное извержение.

Внешность

Лавовый шар в Эль Йерро

Лавовые шары - это пузырьки, наполненные газом, окруженные коркой, образованной лавой;[1] их газовое содержание позволяет им плавать на поверхности моря.[2] Наблюдаемые размеры варьируются от 0,3 метра (1 фут 0 дюймов) при Эль Йерро (Канарские острова) во время извержения 2011–2012 гг.[1] примерно до 3 метров (9,8 футов) в Терсейре по их длинной оси с закругленными формами.[3] Они имеют одну, а иногда и несколько больших полостей, окруженных коркой толщиной 3–8 сантиметров (1,2–3,1 дюйма). Внешняя часть корки сильно везикулярная и полосатая и имеет тонкую структуру потока, которую можно увидеть с помощью растровый электронный микроскоп. Он хрупкий и часто разрывает воздушный шар. Внутренняя часть корочки отделена от внешней части оранжевым и белым слоями. Он подразделяется на три утолщающихся внутрь слоя, каждый из которых содержит разное количество пузырьков, которые становятся больше по направлению к внутренней части.[3]

Вхождение

Лавовые шары были описаны из Остров Терсейра на Азорских островах,[3] на холме Тейши Идзу-Тобу (Япония) в 1989 г.,[2] Эль Йерро, офшор Пантеллерия (Вулкан Ферстнера, Италия ) в 1891 г. и Кеалакекуа Бэй (Мауна-Лоа,[4] Гавайи) в 1877 году.[5] Подобные плавающие шлак блоки, содержащие ретикулит[а][6] наблюдались в 1993–1994 гг. на Сокорро, Мексика.[3] По состоянию на 2012 год, только на этих участках наблюдались шары лавы,[5] хотя растущее количество наблюдений может указывать на то, что это обычная форма подводного вулканизма.[2]

Подобный стиль извержения, но с участием кремний также были обнаружены магмы, получившие название «Тангароан» в честь исследовательского корабля. RVТангароа который проводил исследования кальдеры Macauley.[b][2] Воздушные шары наблюдались в 1934–1935 гг. В Син-Иводзима, Япония, и в Западной Роте на Марианских островах.[8] В Остров Макаули в Острова Кермадек такой тип извержения предполагался и использовался для объяснения присутствия крупных горных пород на значительном расстоянии от вулканического жерла.[7]

Наблюдения

Лавовые шары, наблюдавшиеся во время извержения в 1998–2000 годах в Терсейре, считаются наиболее примечательным проявлением этого извержения.[3] Они были описаны как дымящиеся темные объекты, плавающие в море, достаточно горячие, чтобы повредить рыболовные веревки. Поначалу их считали мертвыми китами или хоботами.[3] Они появлялись группами в течение нескольких месяцев, сгруппировавшись в определенных областях, которые, по-видимому, отражали положение активных вулканические жерла на морском дне, но также ветер и океаническое течение управляемый транспорт.[3][4] Иногда в каждом конкретном случае наблюдались сотни воздушных шаров,[5] в сопровождении пузырьков газа[9] и частицы, сброшенные воздушными шарами, все они поднялись сквозь воду в виде шлейфов.[10] Поначалу воздушные шары парили под действием собственного тепла, образуя небольшие шлейфы пара и шипящие звуки.[5] Их внутренняя часть может нагреваться до температуры более 900 ° C (1650 ° F).[3] и иногда были раскаленными.[11] Воздушные шары обычно плавали менее 15 минут, прежде чем снова тонуть, поскольку вода проникала в них через трещины в коре и выходили газы.[3] Однако иногда взрывы разбрасывали осколки на десятки метров при взаимодействии воды с горячим внутренним пространством.[3] Дистанционно управляемый подводный аппарат (ROV) наблюдения за предполагаемой вентиляционной зоной обнаружили обломки, которые могли появиться из лавовых шаров.[12]

Извержение Пантеллерии вызвало жгучий и везикулярные плавучие структуры размером более 1 метра (3 фута 3 дюйма), которые снова погрузились под поверхность воды после того, как наполнились водой.[13] Описание воздушных шаров извержения Пантеллерии в 1892 году напоминает воздушные шары Терсейры.[14] Как сообщает рыбаки черные шары лавы плавали по морю, иногда приводимые в движение паровыми струями, а иногда взрываясь фонтанами из мусора высотой до 20 метров (66 футов). Как и в случае с Терсейрой, они сопровождались пузырьками газа.[15] и многие из них были достаточно горячими, чтобы плавиться цинк.[c][16] В конце концов шары наполнились водой и снова затонули.[17]

В Эль-Йерро с 27 ноября 2011 г. по 23 февраля 2012 г. извергались шары лавы.[1] и часто взрывались при достижении поверхности моря. На морском дне рядом с вентиляционным отверстием были воздушные шары различной формы, в том числе амфора -подобные и размеры достигают более 4 метров (13 футов). Они опустились на морское дно сразу после выброса из жерла и иногда проливали магму. Форма, похожая на амфору, по-видимому, образовалась, когда парящие воздушные шары дегазировали через вентиляционные отверстия в их верхней части, и они деформировались.[18]

Ближе к концу извержения некоторые шары лавы имели тонкий слой застывшей магмы вокруг стеклянного ядра и, казалось, плавали более длительное время, позволяя им достигать морской берег.[5] Воздушные шары получили название «рестинголиты».[19] и стекловидная сердцевина «ксено-пемза».[20] Подобные воздушные шары наблюдались на холме Тейши и, по-видимому, образуются, когда отложения включаются в лаву и тают, образуя пемза -подобная структура.[2] В Эль Йерро происхождение ядер вызвало научные дебаты о том, возникли ли они как осадок или как кремний магма; теперь есть согласие, что они образовались из отложений.[21] В Сокорро ядра шаров лавы содержали ретикулит.[14]

В заливе Кеалакекуа было замечено более сотни шаров лавы.[22] Они испустили сернистый газы[23] и пар, и внутри были горячие, даже накаленные. Когда корабли двигались по местности, поднимающиеся в воде воздушные шары ударяли по их корпусам, но не причинили никакого ущерба.[22]

Бытие

Большие плавающие блоки пемзы, подобные тем, которые наблюдаются в Кикай, Япония, в 1934–1935 годах можно сравнить с шарами из лавы,[24] но они вызваны извержениями фельзический магмы, которые богаты силикаты и более легкие элементы.[5] Напротив, шары лавы обычно создаются извержением щелочной базальт,[6] хотя некоторые извержения базальтов производят их.[5]

Лавовые шары, вероятно, ограничены диапазоном глубин 30–1000 метров (98–3 281 фут): слишком глубоко, и пузырьки газа не образуются; слишком мелко, и при дегазации скалы обломки. Только несколько достаточно больших воздушных шаров могут подняться до поверхности моря; меньшие быстро наполняются водой и тонут.[6] Чрезмерно кристаллический магма может сделать кору слишком хрупкой для образования шара лавы.[25]

Для объяснения происхождения лавовых шаров были задействованы несколько различных механизмов.[26] Вода, проникающая через лаву, может закипать, и образующиеся пары могут надуть воздушные шары и заставить их плавать.[14] хотя для Терсейры был сделан вывод о составе газа, отличного от воды.[9] Обычно они наблюдаются при входе в море потоков лавы. Кажется, что они образуются, когда вода попадает в лаву, когда она течет на пляж с волны или входит лавовые трубы; в последнем случае захваченная вода может перемещаться по трубке и в конечном итоге в конечном итоге подушка лава которые придают плавучесть пузырьки водяного пара.[3]

Реже, как в Терсейре, воздушные шары и сопутствующие газовые пузыри, кажется, образовывались на вулканических жерлах, а не на фронте потоков лавы.[3] и, более конкретно, на вулканических жерлах, где собиралась магма.[9] Там газ, исходящий из богатой газом магмы, накапливался под коркой на вершине лавы, образуя пузыри, которые в конечном итоге достигли критического уровня. плавучесть и откололась, образуя шары лавы.[3][d] Высокое содержание газа и низкая вязкость магмы во время извержения Терсейры позволили образоваться воздушным шарам, несмотря на то, что жерла располагались на значительной глубине.[3]

Ну наконец то, фонтан лавы были предложены процессы формирования воздушных шаров под водой.[14] Согласно этой модели, плиты магмы в воде окружены тонкой оболочкой, которая улавливает выделяющиеся газы, а также магму. Захваченные газы надувают оболочку и делают ее плавучей, в то время как остатки магмы поддерживают оболочку при ее расширении.[8]

Влияние

На Остров Сан-Мигель на Азорских островах шары с лавой считаются одной из основных вулканических опасностей, возникающих в результате извержений подводных вулканов.[29] Первые воздушные шары лавы, извергавшиеся во время извержения Эль-Йерро в 2011–2012 годах, содержали ксено-пемзу, что вызвало обеспокоенность в дальнейшем.[e] магмы, такие как фонолит и трахит, способные вызывать взрывные извержения, могут находиться под вулканом. Поскольку извержение продолжалось, эти опасения вместе с выбросом газа привели к эвакуации города Ла Рестинга. Связь между ксено-пемзой и эволюционировавшими магмами оспаривалась на раннем этапе;[31] когда взрывных извержений не происходило, это приводило к жалобам на то, что реакция на извержение была непропорциональной, особенно с учетом его воздействия на экономику.[32] Управление извержением Эль Йерро в целом вызвало резкую критику.[33]

Научное значение

В Эль Йерро, фораминиферы окаменелости Предполагается, что обнаруженные в стеклянных ядрах лавовых шаров образовались из отложений, лежащих в основе вулкана Эль Йерро. Эти окаменелости указывают на Меловой –Плиоцен Возраст этих отложений означает, что Эль Йерро залегает на самом молодом основании отложений архипелага. Постепенно более низкий возраст островов с востока на запад подтверждает теорию о том, что Канарские острова находятся на вершине горячая точка.[34] Кроме того, было высказано предположение, что шары лавы могут быть доказательством извержения вулканов на мелководье.[6]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Ретикулиты - чрезвычайно пузырьковые магматические породы, пенистые.[6]
  2. ^ В свою очередь, корабль назван в честь Маори морской бог Тангароа.[7]
  3. ^ То есть при температуре не менее 415 ° C (779 ° F).[16]
  4. ^ Первоначально предполагалось, что магма, захваченная в воздушном шаре, продолжала дегазировать по мере подъема, а газы накапливались под пленкой, образованной закаленной магмой, раздувая шар, пока жидкая магма все еще присутствовала в шаре, создавая новую корку.[3] Более поздний анализ показал, что воздушные шары достигли своего окончательного размера в вулканическом жерле и больше не расширялись при подъеме; расширяющиеся газы внутри них просачивались наружу и образовывали пузырьки газа.[27] Более того, мало свидетельств того, что структура воздушных шаров изменилась после того, как они отсоединились от вентиляционного отверстия.[28] С другой стороны, есть явные свидетельства расплавленной внутренней части лавовых шаров, найденных в Пантеллерии.[6]
  5. ^ Развитые магмы - это магмы, которые из-за оседания кристаллы потеряли часть своих оксид магния.[30]

Рекомендации

  1. ^ а б c Апарисио, Серхио Сайнс-Маза; Карло, Паола Дель; Бенито-Саз, Мария Анхелес; Бертаньини, Антонелла; Гарсиа-Каньяда, Лаура; Помпилио, Массимо; Cerdeña, Itahiza Domínguez; Роберто, Алессио Ди; Мелетлидис, Ставрос (11 ноября 2015 г.). «Новое понимание волнений и извержения 2011–2012 годов на острове Эль Йерро (Канарские острова) на основе интегрированных геофизических, геодезических и петрологических данных». Летопись геофизики. 58 (5): 5. Дои:10.4401 / ag-6754. ISSN  2037-416X.
  2. ^ а б c d е Уайт, Джеймс Д.Л .; Шиппер, К. Ян; Кано, Кадзухико (01.01.2015). Подводные взрывные извержения. Энциклопедия вулканов. С. 557–558. Дои:10.1016 / B978-0-12-385938-9.00031-6. ISBN  9780123859389.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о Gaspar, João L .; Кейруш, Габриэла; Пачеко, Хосе М .; Феррейра, Тереза; Валленштейн, Николау; Алмейда, Мария Х .; Коутиньо, Руи (2013). Шары из базальтовой лавы, образовавшиеся во время извержения подводного хребта Серрета (Азорские острова) в 1998–2001 гг.. Взрывной подводный вулканизм. Серия геофизических монографий. 140. С. 205–212. Bibcode:2003GMS ... 140..205G. Дои:10,1029 / 140 г · м 13. ISBN  978-0-87590-999-8 - через ResearchGate.
  4. ^ а б Casas et al. 2018 г., п. 136.
  5. ^ а б c d е ж грамм Пачеко и др. 2012 г., п. 1380.
  6. ^ а б c d е ж Келли, Джошуа Т .; Кэри, Стивен; Пистолези, Марко; Рози, Мауро; Крофф-Белл, Кэтрин Линн; Роман, Крис; Марани, Майкл (1 июля 2014 г.). «Исследование места выхода подводной лодки Фёрстнера 1891 года (Пантеллерия, Италия): понимание образования базальтовых шаров». Вестник вулканологии. 76 (7): 844. Bibcode:2014BVol ... 76..844K. Дои:10.1007 / s00445-014-0844-4. ISSN  1432-0819 - через ResearchGate.
  7. ^ а б Райт, Ян С.; Баркер, Саймон Дж .; Уилсон, Колин Дж. Н .; Ротелла, Мелисса Д. (февраль 2013 г.). «Сильно везикулярная пемза, образованная плавучим отрывом магмы при подводном вулканизме». Природа Геонауки. 6 (2): 129–132. Bibcode:2013НатГе ... 6..129р. Дои:10.1038 / ngeo1709. ISSN  1752-0908.
  8. ^ а б Casas et al. 2018 г., п. 137.
  9. ^ а б c Пачеко и др. 2012 г., п. 1389.
  10. ^ Barriga, F. J. A. S .; Сантос, Р. С. (июнь 2003 г.). Район MOMAR: главный кандидат на строительство морской обсерватории.. 2003 Международная конференция "Физика и управление". Протоколы (Кат. № 03EX708). С. 259–262. Дои:10.1109 / SSC.2003.1224157. ISBN  978-0-7803-7775-2.
  11. ^ Пачеко и др. 2012 г., п. 1390.
  12. ^ Мадурейра, Педро; Роза, Карлос; Маркес, Ана Филипа; Сильва, Педро; Морейра, Мануэль; Амлен, Седрик; Релвас, Хорхе; Лоуренсу, Нуно; Консейсао, Патриция; Пинто де Абреу, Мануэль; Баррига, Фернандо J.A.S. (Январь 2017 г.). «Извержение подводного шара лавы в 1998–2001 годах на хребте Серрета (архипелаг Азорских островов): ограничения, связанные с архитектурой вулканических фаций, изотопной геохимией и магнитными данными». Журнал вулканологии и геотермальных исследований. 329: 28. Bibcode:2017JVGR..329 ... 13 млн. Дои:10.1016 / j.jvolgeores.2016.11.006. HDL:10174/19494. ISSN  0377-0273.
  13. ^ Marani et al. 2014 г., п. 2.
  14. ^ а б c d Пачеко и др. 2012 г., п. 1381.
  15. ^ Marani et al. 2014 г., п. 3.
  16. ^ а б Marani et al. 2014 г., п. 4.
  17. ^ Marani et al. 2014 г., п. 5.
  18. ^ Somoza, L .; González, F.J .; Barker, S.J .; Madureira, P .; Medialdea, T .; Игнасио, К. де; Lourenço, N .; León, R .; Vázquez, J. T .; Паломино, Д. (2017). «Эволюция извержений подводных лодок во время события Эль Йерро 2011–2012 гг., Подтвержденная гидроакустическими изображениями и дистанционными наблюдениями с транспортных средств». Геохимия, геофизика, геосистемы. 18 (8): 3109–3137. Bibcode:2017GGG .... 18.3109S. Дои:10.1002 / 2016GC006733. HDL:10174/22296. ISSN  1525-2027.
  19. ^ Wiesmaier, S .; Тролль, В. Р .; Soler, V .; Родригес-Гонсалес, А .; Карраседо, Дж. С .; Перес-Торрадо, Ф. Дж. (30 июня 2012 г.). "La erupción submarina de La Restinga en la isla de El Hierro, Канарские острова: октябрь 2011 г. - март 2012 г.". Estudios Geológicos (на испанском). 68 (1): 25. Дои:10.3989 / egeol.40918.179. ISSN  1988-3250.
  20. ^ Карраседо и др. 2015 г., п. 181.
  21. ^ Somoza et al. 2017 г., п. 22.
  22. ^ а б Мур, Форнари и Клэйг 1985, п. 10.
  23. ^ Мур, Форнари и Клэйг 1985, п. 1.
  24. ^ Кано, Кадзухико; Ёсикава, Тосиюки (октябрь 2005 г.). «Подводное извержение и внедрение OT2 в формации Иидзука среднего миоцена, полуостров Ното, Япония». Журнал вулканологии и геотермальных исследований. 147 (3–4): 322–323. Bibcode:2005JVGR..147..309K. Дои:10.1016 / j.jvolgeores.2005.04.007. ISSN  0377-0273.
  25. ^ Рубин, К. Х .; Clague, D.A .; Embley, R.W .; Hellebrand, E .; Soule, S.A .; Ресинг, Дж. (01.12.2014). «Магматический коллектор открытой системы влияет на сегрегацию, пузырчатость, фрагментацию газа и распространение лавы / пирокласта во время подводного извержения вулкана Западная Мата на глубине 1,2 км в 2007–2010 годах». Тезисы осеннего собрания AGU. 11: V11B – 4724. Bibcode:2014AGUFM.V11B4724R.
  26. ^ Casas et al. 2018 г., п. 138.
  27. ^ Пачеко и др. 2012 г., стр. 1388–1389.
  28. ^ Пачеко и др. 2012 г., п. 1391.
  29. ^ Queiroz, G .; Pacheco, J.M .; Gaspar, J.L .; Aspinall, W.P .; Гость, J.E .; Феррейра, Т. (декабрь 2008 г.). «Последние 5000 лет активности вулкана Сет-Сидадес (остров Сан-Мигель, Азорские острова): значение для оценки опасности». Журнал вулканологии и геотермальных исследований. 178 (3): 571. Bibcode:2008JVGR..178..562Q. Дои:10.1016 / j.jvolgeores.2008.03.001. ISSN  0377-0273.
  30. ^ Аллаби, Майкл (2013). Словарь геологии и наук о Земле. ОУП Оксфорд. п. 208. ISBN  9780199653065.
  31. ^ Карраседо и др. 2015 г., п. 194.
  32. ^ Карраседо и др. 2015 г., п. 197.
  33. ^ Карраседо и др. 2015 г., п. 169.
  34. ^ Тролль, Валентин Р .; Диган, Фрэнсис М .; Бурхардт, Штеффи; Закчек, Кирстен; Карраседо, Хуан-Карлос; Мид, Фиона С .; Солер, Висенте; Качао, Марио; Феррейра, Хорхе; Баркер, Эбигейл К. (2015). «Наннофоссилии: дымящийся пистолет для горячих точек Канарских островов». Геология сегодня. 31 (4): 137. Дои:10.1111 / gto.12100. ISSN  1365-2451.

Источники

  • Карраседо, Хуан Карлос; Тролль, Валентин Р .; Закчек, Кирстен; Родригес-Гонсалес, Алехандро; Солер, Висенте; Диган, Фрэнсис М. (ноябрь 2015 г.). «Извержение подводной лодки в 2011–2012 гг. У Эль-Йерро, Канарские острова: новые уроки роста океанических островов и управления вулканическими кризисами». Обзоры наук о Земле. 150: 168–200. Дои:10.1016 / j.earscirev.2015.06.007. ISSN  0012-8252.
  • Касас, Дэвид; Пиментель, Адриано; Пачеко, Хосе; Марторелли, Элеонора; Спосато, Андреа; Эрсилла, Джемма; Алонсо, Белен; Чиоччи, Франческо (май 2018 г.). «Серрета, подводное извержение вулкана в 1998–2001 гг., У берегов Терсейры (Азорские острова): характеристика источника и выводы о динамике извержения». Журнал вулканологии и геотермальных исследований. 356: 127–140. Bibcode:2018JVGR..356..127C. Дои:10.1016 / j.jvolgeores.2018.02.017. ISSN  0377-0273.
  • Марани, Майкл; Роман, Крис; Крофф-Белл, Кэтрин Линн; Рози, Мауро; Пистолези, Марко; Кэри, Стивен; Келли, Джошуа Т. (1 июля 2014 г.). «Исследование места выхода подводной лодки Фёрстнера 1891 года (Пантеллерия, Италия): понимание образования базальтовых шаров». Вестник вулканологии. 76 (7): 844. Bibcode:2014BVol ... 76..844K. Дои:10.1007 / s00445-014-0844-4. ISSN  1432-0819.
  • Мур, Джеймс Грегори; Форнари, Дэниел Дж .; Клэйг, Д.А. (1985). Базальты от извержения подводной лодки Мауна-Лоа в 1877 году, Гавайи; новые данные об изменении скорости палагонитизации с температурой (Отчет).
  • Пачеко, Хосе М. Р .; Потузак, Марсель; Занон, Витторио; Николс, Александр Р. Л .; Кюпперс, Ульрих (1 августа 2012 г.). «Лавовые шары - своеобразные продукты подводных базальтовых извержений». Вестник вулканологии. 74 (6): 1379–1393. Bibcode:2012BVol ... 74,1379K. Дои:10.1007 / s00445-012-0597-х. ISSN  1432-0819.

внешняя ссылка

  • "Galería de fotos" [Фотогалерея]. Instituto Geográfico Nacional (на испанском). Архивировано из оригинал 12 января 2017 г.