Морской гейзер: формирование и особенности функционирования

Введение

Отверстие в верхней части морской пещеры, через которое волны выталкивают воду или брызги. В геологии, волновой колодец или морской гейзер образуется по мере того, как морские пещеры расширяются вглубь суши и вверх, формируя вертикальные шахты, открывающиеся к поверхности. Это может приводить к гидравлическому сжатию морской воды, которая выбрасывается через отверстие в верхней части волнового колодца. Высота брызг определяется геометрией пещеры и волнового колодца, уровнем прилива и высотой волнения.

Механика

Вентиляционные отверстия (или гейзеры) чаще всего образуются в районах с трещинами, таких как лавовые трубки, в скалах вдоль побережья. Эти районы часто располагаются вдоль линий разломов и на островах. Формирование вентиляционного отверстия связано с образованием литоральной пещеры. Эти два элемента составляют систему вентиляционного отверстия. Система вентиляционного отверстия всегда включает три основных элемента: улавливающий вход, камеру сжатия и выходное отверстие. Расположение, угол и размер этих трех элементов определяют соотношение силы воздуха и воды, выбрасываемых из выходного отверстия. Вентиляционное отверстие обычно формируется в наиболее удаленной части литоральной пещеры. Как следует из названия, вентиляционные отверстия способны быстро перемещать воздух. Сильные обратные потоки воздуха, вызванные изменениями давления в соединенной литоральной пещере, могут достигать скорости ветра более 70 км/ч. Формирование системы вентиляционного отверстия начинается с образования литоральной пещеры. Основными факторами, способствующими образованию литоральных пещер, являются динамика волн и свойства породы материнского материала. Свойство материнского материала, такое как подверженность или устойчивость к выветриванию, играет важную роль в развитии пещер. Литоральные пещеры могут образовываться двумя способами: пещеры в известняке формируются в результате карстовых (растворных) процессов, а пещеры в магматических породах – в результате псевдокарстовых (нерастворных) процессов. Со временем литоральная пещера расширяется, углубляясь вглубь и по вертикали через слабые трещины в материнском материале. По мере продолжения выветривания свод пещеры обнажается, и вентиляционное отверстие продолжает увеличиваться, в конечном итоге свод литоральной пещеры ослабевает и обрушивается. Это создает крутой наклонный вход, который позволяет прогрессировать следующему этапу береговой морфологии. La Bufadora – крупный пример вентиляционного отверстия, расположенного на полуострове Пунта-Банда в Нижней Калифорнии, Мексика. Он состоит из литоральной пещеры с узким отверстием, которое с периодичностью 13–17 секунд выбрасывает воду на высоту до 30 метров над уровнем моря.

Blowholes are likely to occur in areas where there are crevices, such as lava tubes, in rock along the coast. These areas are often located along fault lines and on islands. The development of a blowhole is linked to the formation of a littoral cave. These two elements make up the blowhole system. A blowhole system always contains three main features: a catchment entrance, a compression cavern and an expelling port. The arrangement, angle and size of these three features determine the force of the air to water ratio that is ejected from the port. The blowhole feature tends to occur in the most distal section of a littoral cave. As their name suggests, blowholes have the ability to move air rapidly. Strong reverse draughts in response to pressure changes in a connecting littoral cave can send wind speeds upwards of 70 km/h. The formation of a blowhole system begins as a littoral cave is formed. The main factors that contribute to littoral caves formation are wave dynamics and the parent material’s rock property. A parent material property such as susceptibility or resistance to weathering plays a major role in the development of caves. Littoral caves can be formed by one of two processes: caves made of limestone are produced by karst (dissolution) processes, and caves made of igneous rock are produced by pseudokarst (non dissolutional) processes. In time the littoral cave enlarges growing inland and vertically through weak joints in the parent material. As weathering continues the roof of the cave is exposed, and the blowhole continues to enlarge, eventually the roof of the littoral cave is weaken and collapses. This creates a steep wall inlet that allows the next stage of coastal morphology to progress. La Bufadora is a large example of a blowhole located in the Punta Banda Peninsula of Baja California, Mexico. It consists of a littoral cave with a thin opening that has a recurrence eruption interval of 13 17 seconds, ejecting water up to 100 ft. above sea level.

Экологические последствия

Взрывные отверстия способны изменять топографию в окрестностях своего расположения. Со временем они могут размывать область вокруг расщелин, формируя более крупные морские пещеры. В некоторых случаях сама пещера может обрушиться.

Другое

Вентиляционное отверстие (или гейзер) – это также название редкого геологического образования, при котором воздух вырывается через небольшое отверстие на поверхности из-за разницы давлений между замкнутой подземной системой и окружающей средой. Гейзеры Национального памятника Вупатки являются примером подобного явления. По оценкам, объем замкнутых подземных проходов составляет не менее семи миллиардов кубических футов. Скорость ветра может достигать 48 километров в час. Другой известный пример такого рода гейзера – естественный вход в пещеру Ветра в Южной Дакоте.