In situ observation of nanolite growth in volcanic melt: A driving force for explosive eruptions.
In situ observation of nanolite growth in volcanic melt: A driving force for explosive eruptions.
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DOI：
10.1126/sciadv.abb0413
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发表时间：
2020-09
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Miyajima N
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Di Genova D;Brooker RA;Mader HM;Drewitt JWE;Longo A;Deubener J;Neuville DR;Fanara S;Shebanova O;Anzellini S;Arzilli F;Bamber EC;Hennet L;La Spina G;Miyajima N
这项研究显示了一些纳米大小的晶体如何显着增加岩浆的粘度，导致爆炸性喷发。虽然气体出溶是爆炸性火山爆发的主要驱动力，但粘度在控制气泡逸出以及在爆炸和溢出行为之间切换方面至关重要。温度和成分控制熔体粘度，但结晶超过临界体积（>30体积%）可以锁定岩浆，引发爆炸。在这里，我们提出了一个替代方案，以显示如何一个意想不到的小体积的纳米尺寸的晶体可以导致岩浆粘度不成比例的增加，这是一个行之有效的范例。我们的玄武岩熔体，流变学测量在模拟系统中的原位观察，和建模演示了如何只有几个体积%的nanocomposites的结果在一个显着增加的粘度超过爆炸破碎所需的临界值，即使是低粘度的熔体。从低粘度的爆炸喷发和实验产生的玄武浮石nanocomposites的图像显示同步喷发的增长，可能成核高气泡数密度。
This study shows how a few nanometer-sized crystals markedly increase the viscosity of a magma leading to explosive eruptions. Although gas exsolution is a major driving force behind explosive volcanic eruptions, viscosity is critical in controlling the escape of bubbles and switching between explosive and effusive behavior. Temperature and composition control melt viscosity, but crystallization above a critical volume (>30 volume %) can lock up the magma, triggering an explosion. Here, we present an alternative to this well-established paradigm by showing how an unexpectedly small volume of nano-sized crystals can cause a disproportionate increase in magma viscosity. Our in situ observations on a basaltic melt, rheological measurements in an analog system, and modeling demonstrate how just a few volume % of nanolites results in a marked increase in viscosity above the critical value needed for explosive fragmentation, even for a low-viscosity melt. Images of nanolites from low-viscosity explosive eruptions and an experimentally produced basaltic pumice show syn-eruptive growth, possibly nucleating a high bubble number density.
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影响因子：
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作者：
Di Genova, Danilo;Vasseur, Jeremie;Dingwell, Donald B.
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Dingwell, Donald B.
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Di Genova, Danilo;Sicola, Stefania;Spina, Laura
通讯作者：
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作者：
Cassidy M;Manga M;Cashman K;Bachmann O
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