Введение

Тип вулканического извержения, при котором лава извергается с большой силой.

В вулканологии взрывное извержение – это извержение вулкана наиболее мощного типа. Ярким примером является извержение горы Сент-Хеленс в 1980 году. Такие извержения происходят, когда в вязкой магме под давлением растворяется достаточное количество газа, из-за чего извергающаяся лава при резком снижении давления в жерле бурно превращается в вулканический пепел. Иногда лавовый колпак блокирует канал к вершине, и в этом случае извержения становятся более интенсивными. Взрывные извержения могут выбрасывать до тонн в секунду пород, пыли, газа и пирокластического материала, в среднем за время извержения, который движется со скоростью в несколько сотен метров в секунду на высоту до в атмосферу. Это облако впоследствии может обрушиться, формируя быстродвижущийся пирокластический поток горячего вулканического вещества.

Физика

Вязкая магма охлаждается под поверхностью перед извержением. В процессе этого из магмы выделяются пузырьки газа. Поскольку магма вязкая, пузырьки остаются в ней заключенными. Снижение давления приводит к выделению еще большего количества газа, что происходит взрывообразно. Газ может расширяться со скоростью сотен метров в секунду, устремляясь вверх и в стороны. По мере развития извержения, цепная реакция приводит к выбросу магмы с постоянно возрастающей скоростью.

Образование вулканического пепла

Сильно расширяющийся газ рассеивает и разрушает магму, образуя эмульсию газа и магмы, называемую вулканическим пеплом. Охлаждение газа в пепле при расширении охлаждает фрагменты магмы, часто формируя крошечные стеклянные осколки, которые можно узнать как части стенок бывших жидких пузырей. В более текучих магмах стенки пузырей могут успеть переформироваться в сферические жидкие капли. Конечное состояние эмульсии сильно зависит от соотношения жидкости к газу. Магма с малым содержанием газа остывает, образуя породы с небольшими полостями, превращаясь в везикулярную лаву. Магма, богатая газом, остывает и образует породы с полостями, почти соприкасающимися друг с другом, имеющие среднюю плотность меньше плотности воды, образуя пемзу. В то же время, другие материалы могут быть разогнаны газом, превращаясь в вулканические бомбы. Они могут двигаться с такой энергией, что крупные экземпляры способны создавать кратеры при ударе о землю, что представляет собой значительные и известные риски по всему миру.

Другие механизмы

Взрывное извержение обычно вызывается выделением летучих компонентов, но существуют и другие механизмы, приводящие к взрывному извержению.

Фреатическая эрупция

Фреатическое извержение может произойти при сбросе давления на горячую воду, находящуюся под давлением. Снижение давления понижает температуру кипения воды, поэтому при сбросе давления вода мгновенно закипает. Или это может произойти, когда подземные воды внезапно нагреваются и мгновенно превращаются в пар. При превращении воды в пар она расширяется со сверхзвуковой скоростью, увеличиваясь в объеме до 1700 раз. Этого достаточно, чтобы разрушить твёрдые породы и выбросить обломки горных пород на сотни метров. Фреатомагматическое извержение содержит магматический материал, в отличие от фреатического извержения, которое не содержит магмы.

Клатрат-гидраты

Одним из механизмов взрывного криовулканизма является контакт криомагмы с гидратами клатратов. Гидраты клатратов легко разлагаются при воздействии тепла. В статье 1982 года было отмечено, что выделение газа под давлением при дестабилизации гидратов клатратов, контактирующих с поднимающейся теплой магмой, может привести к взрыву, прорывающему поверхность и вызывающему взрывной криовулканизм.

Водяной пар в вакууме

Если трещина достигает поверхности ледяного тела и столб поднимающейся воды подвергается воздействию почти вакуума на поверхности большинства ледяных тел, он немедленно начнет кипеть, поскольку давление его пара значительно превышает окружающее давление. Более того, любые летучие вещества, содержащиеся в воде, будут выделяться. Сочетание этих процессов приведет к образованию капель и пара, которые могут подниматься по трещине, формируя шлейф. Считается, что это частично объясняет образование ледяных шлейфов Энцелада.