Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô hình động lực học và độ nhớt hai chiều của dòng phun trào năm 1912, Katmai, Alaska
Tóm tắt
Sự hình thành dòng phun trào bột núi lửa chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi độ cao của cột phun. Một bề mặt mà tại đó năng lượng động học bằng không về lý thuyết kết nối các địa điểm sụp đổ của cột phun với tất cả các điểm kết thúc của bột núi lửa cùng thời. Bề mặt này được phục dựng dưới dạng "đường năng lượng" hai chiều cho dòng bột núi lửa Katmai năm 1912 trong Thung lũng Mười Nghìn Khói từ các điểm kết thúc dòng chảy và sự tràn lên của bột núi lửa lên các vật cản và qua các đèo. Việc ngoại suy đường năng lượng vào khu vực gần miệng núi lửa Novarupta gợi ý rằng cột phun tạo ra vụ phun bột núi lửa có độ cao khoảng 425 m. Dòng bột núi lửa năm 1912 đã di chuyển khoảng 25 km xuống thung lũng. Dữ liệu vận tốc thực nghiệm tính toán từ độ cao của sự tràn lên và các độ nghiêng ly tâm được khảo sát cho thấy vận tốc ban đầu gần Novarupta lớn hơn 79–88 m/s. Dòng bột dần dần giảm vận tốc và chỉ di chuyển với vận tốc 2–8 m/s khi vượt qua một mảng đất băng 16 km xuống thung lũng. Độ dốc không đổi của đường năng lượng cách xa Novarupta gợi ý rằng dòng chảy đã bị giảm tốc một cách có hệ thống do ma sát nội bộ và ma sát đáy. Sử dụng một mô hình vật lý đơn giản để tính toán vận tốc dòng chảy và hệ số ma sát động học không đổi (hệ số Heim) 0.04 được suy ra từ đường năng lượng phục dựng, dòng bột được ước tính đã giảm tốc với tỷ lệ trung bình -0.16 m/s² và mất khoảng 9.5 phút để di chuyển 25 km xuống Thung lũng Mười Nghìn Khói. Độ bền cắt của bột núi lửa đang chảy tại mảng đất băng khoảng 0.5 kPa, và độ nhớt Bingham của nó khi vượt qua mảng đất băng là 3.5 × 10³
P. Nếu dòng chảy là Newtonian, độ nhớt của nó là 4.2 × 10³
P. Số Reynolds và số Froude tại mảng đất băng chỉ khoảng từ 41–62 và 0.84–1.04, tương ứng, chỉ ra rằng dòng chảy là laminar và dưới ngưỡng.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Beget, JE (1987) Estimating eruption column heights and flow velocities from ignimbrite energy lines: an example from the Valley of Ten Thousand Smokes, Alaska. Hawaii Sym How Volcanol Work: 16
Chester W (1979) Mechanics. Allen and Unwin, London
Curtis G (1968) The stratigraphy of the ejecta from the 1912 eruption of Mount Katmai and Novarupta, Alaska. In: Coats R, Hay R, Anderson C (ed) Studies in Volcanology. Geol Soc Am Mem 116:153–210
Fenner CN (1923) The origin and mode of emplacement of the great tuff deposit of the Valley of Ten Thousand Smokes. Natl Geog Soc Contrib Tech Papers Katmai Ser 1
Fierstein J, Hildreth W (1986) Ejecta dispersal and dynamics of the 1912 eruptions at Novarupta, Katmai National Park, Alaska. Eos 67,1246
Fisher RV, Schmincke H-U (1984) Pyroclastic Rocks. Springer. Berlin Heidelberg New York Tokyo
Francis PW, Baker MCW (1977) Mobility of pyroclastic flows. Nature 270:164–65
Freundt A, Schmincke H-U (1986) Emplacement of small-volume pyroclastic flows at Laacher See (East-Eifel, Germany) Bull Volcanol 48:39–60
Griggs RF (1922) The Valley of Ten Thousand Smokes. The National Geographic Society, Washington DC
Heim A (1932) Bergsturz und Menschenleben. Fretz and Washmuth, Zurich
Hildreth W (1983) The compositionally zoned eruption of 1912 in the Valley of Ten Thousand Smokes, Katmai National Park, Alaska J Volcanol Geoth Res 18:1–56
Hildreth W (1987) New perspectives on the eruption of 1912 in the Valley of Ten Thousand Smokes, Katmai National Park, Alaska. Bull Volcanol 49:680–693
Hoblitt R (1986) Observations of the eruptions of July 22 and August 7, 1980, at Mount St. Helens, Washington. USGS Prof Paper 1335, 44 p
Hsü K (1975) Catastrophic debris streams (Sturtzstroms) generated by rockfalls. Geol Soc Am Bull 86:129–140
Hsü K (1978) Albert Heim: Observations on landslides and relevance to modern interpretations. In: Voight B (ed) Rockslides and Avalanches, 1, Natural Phenomena, 71–95, Elsevier Amsterdam
Johnson A (1970) Physical processes in geology. Freeman, Cooper, San Francisco
Johnson A (1984) Physical processes in geology. [Reissue with emendations] Freeman, Cooper, San Francisco
Johnson A, Rodine JR (1983) Debris flow. In: Brunsden D, Prior DB (ed) Slope instability, 257–362, Wiley and Sons, New York
Limke AJ, Beget JE (1986) Emplacement Velocities and rheological properties of pyroclastic flows during the March 27–April 8 eruption of Mt. St. Augustine, Alaska. Eos 67:1259
Malin MC, Sheridan MF (1982) Computer-assisted mapping of pyroclastic surges. Science 217:637–640
McSaveney MJ (1978) Sherman glacier rock avalanche, Alaska, USA. In: Voight B (ed) Rocklides and avalanches, 1, natural phenomena, 197–258 Elsevier, Amsterdam
Middleton GV, Southard JB (1984) Mechanics of sediment movement: Society of economic paleontologists and mineralogists, Houston
Morre JG, Melson WG (1969) Nuees ardentes of the 1968 eruption of Mayon Volcano, Philippines. Bull Volcanol 33:600–620
Sbar ML, Muramoto T (1971) Refraction profiles in the valley of Ten Thousand Smokes, Katmai, Alaska. Bull Volcanol 35:335–349
Sheridan MF (1979) Emplacement of pyroclastic flows: a review. Geol Soc Am Special Paper 180:125–135
Sparks RSJ (1976) Grain size variations in ignimbrites and implications for the transport of pyroclastic flows. Sedimentol 23:147–188
Sparks RSJ, Wilson L, Hulme G (1978) Theoretical modelling of the generation, movement, and emplacement of pyroclastic flows by column collapse. J Geophys Res 83:1727–1739
Valentine GA, Fisher RV (1986) Origin of layer 1 deposits in ignimbrites. Geol 14:146–148
Voight B, Janda RJ, Glicken H, Douglass PM (1983) Nature and mechanics of the Mount St. Helens rockslide-avalanche of 18 May 1980. Geotech 33:243–273
Wilson L, Head JW (1981) Morphology and Rheology of Pyroclastic Flows and their Deposits, and Guidelines for future observations. In: Lipman PW, Mullineaux DR (eds) The 1980 eruptions of Mount St. Helens, Washington USGS Prof Paper 1250:513–524