@ 2019.01.06 , 16:00

当岩浆遇到水时会发生什么

当岩浆遇到水时会发生什么

历史证明,火山爆发非常危险。并且有一些东西可以使其更加致命。当熔岩与水接触时,它们有时会像夏威夷的Kīlauea火山或冰岛的Eyjafjallajökull火山一样,发生急剧的爆炸——但有时又不会如此。

问题来了,熔岩遇到水时,到底是什么导致了两种不同的后果?

要想搞清这个问题,最好的方式无疑亲自动手加热一锅岩石,直到它们熔化,看看它们和水混合时会发生些什么——这正是美国布法罗大学的地质学家团队一项长期研究的内容。

布法罗大学地质灾害研究中心的Ingo Sonder说:“火山喷发的过程,涉及到强大的能量释放。我们的实验只是为了搞清楚水和岩浆作用时的基本物理学内容。”

和通常的想象不同,制造熔岩并不困难,只要你有合适的工具,如高功率感应炉和正确的岩石类型。

Sonder和他的团队使用玄武岩——一种火山岩,将其放入炉中加热4小时左右,直到大约1200-1350摄氏度——稍高于天然熔岩的温度。

岩石融化之后将其导入钢制箱体中,然后以受控的方式向箱中注水。

所谓的熔融燃料冷却剂相互作用,其中热流体——燃料——与冷却剂相互作用产生剧烈的反应。在工业背景中,这些反应可能非常危险——极端的例子有切尔诺贝利,三里岛和福岛核电站。

但是,如果剧烈反应发生在火山内部,产生的蒸汽爆炸同样极其致命。爆开的火山口,碎石横飞,对附近和稍远处的人员和建筑物威胁极大。

到目前为止,团队从这些实验中得到的数据集非常之小,但它们确实展露出某些趋势。

他们发现,当注水点位于熔岩面35厘米以下时,爆炸就会发生;此外,水流的速度和箱体的高度,都会对爆炸的剧烈程度产生影响。

“这项研究仍处于早期阶段,因此我们还需要数年的工作才能搞清其中的影响因子。”UB地质灾害研究中心主任、地质学家Greg Valentine说道,“然而,我们所做的一切自有其价值,岩浆和水作用的基本过程有助于我们在火山爆发时做出更好的预警和灾害评估。”

他们的研究成果被发表在《地球物理研究:固体地球》期刊上。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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