О влиянии неньютоновских свойств магмы на течение в канале вулкана

Автор: Юлия Дмитриевна Цветкова

Организация: НИИ механики МГУ им. Ломоносова

Традиционно течение магмы в канале вулкана описывается в рамках одномерных или квазиодномерных моделей с учетом зависимости вязкости от концентрации кристаллов и растворенной воды, температуры, возможности проскальзывания магмы вдоль стенок канала, неравновесной кристаллизации, оттока газа сквозь магму и в окружающие породы. В таких моделях профиль скорости считается параболическим и производится осреднение параметров поперек канала. Однако, за счет переменности свойств магмы поперек канала профиль скорости может существенно отличаться от параболического. В статье результаты расчетов по квазидвумерной модели сравниваются с одномерными. Показано существенное отличие как локальных характеристик, так и интегральной зависимости расхода магмы от давления в очаге.

         Определяющие влияние на динамику вулканического извержения оказывает эволюция вязкости при подъеме магмы по каналу вулкана.  При эксплозивном (взрывном) извержении нижняя часть канала занята пузырьковой жидкостью, верхняя – газовзвесью. Вязкость несущей фазы меняется скачкообразно при фрагментацими магмы [1]. При экструзивном извержении магма поднимается к поверхности без фрагментации, ее вязкость сильно увеличивается за счет выделения растворенного газа и кристаллизации. При больших концентрациях кристаллов магма проявляет неньютоновские свойства, ее вязкость зависит от скорости сдвига [2] так же наблюдается проскальзывание магмы по стенкам канала.

1. Ю.Б. Слезин, Динамика дисперсионного режима вулканических извержений: 1. Теоретическое описание движения магмы в канале вулкана. Вулканология и Сейсмология, 1983, № 5, с. 9-17.

2. Caricchi L. et al. Non-Newtonian rheology of crystal-bearing magmas and implications for magma ascent dynamics //Earth and Planetary Science Letters, 2007, Т. 264, №. 3-4, С. 402-419.