文：小张
编辑：小张
火山喷发可以产生大小和形态不同的火山灰颗粒，从形态上区分了两种结构类型。简单的火山灰颗粒，其中可观察的表面显示一个单一的可测量的气泡，这是因为颗粒的每一个面上，最多都保存着一个小泡痕迹。
复杂的火山灰颗粒，其表面显示多个小泡痕迹以便测量，其内部可能含有完整的、完整的小泡。由于火山爆发产生的火山灰，保留了在岩浆中成核、生长，然后在破碎过程中破裂的气泡的大小。
对火山灰成分分析，可使人们深入了解火山破碎之前，岩浆中气泡的空间分布情况，从而能够更好增进对火山灰运输现象的了解。
今天小张就给大家讲一下，岩浆中的火山灰颗粒外部气泡破裂后，内部气泡为何还会继续膨胀。
背景
1974年10月14日危地马拉伏尔坎福戈亚普拉尼火山爆发，以及1980年5月18日圣圣火山普利尼火山爆发，被发现有复杂的火山灰微粒。较大尺寸的气泡数密度，比较小尺寸的气泡数密度要低得多，然而这几个较大的气泡，代表了总气泡量的大部分。
爆炸性火山爆发产生的火山碎屑密度电流、火山灰排放到大气中，以及火山灰在远离火山源的地方沉降，可能对人和财产造成重大危害。
由于在全球商业和旅行中相当依赖航空运输，即使是较小规模的爆炸性爆发，也会产生深远的后果，导致国际和区域机场关闭，改变航空公司的飞行路线，并造成巨大的经济影响。
火山灰是火山中最好的部分，由许多不同的过程形成，其中可能包括：岩浆-水相互作用、在管道内或在燃烧碎屑物密度电流、或岩浆上升和脱气过程中，岩浆的熔体部分因溶解挥发物而过度饱和时，形成核的气泡的爆炸性碎片。
由于火山灰可以运输到很远的地方，而不管实际爆发的物质总量，它是最大的火山灾害之一。对火山灰的分析有助于评估火山碎屑的危害，并提供了关于产生火山灰的破裂驱动气泡的信息。
通过限制在破碎过程中破裂的气泡的大小，有可能收集到关于岩浆上升和囊泡过程的信息，以及确定喷发风格与喷发过程中，产生的火山灰比例之间的相关性。
之前了解到火山爆发，是由岩浆中溶解的气体气泡的成核和生长所推动的。由于泡沫膜和高原边界的不稳定性，导致泡沫破裂导致碎片破碎。
尽管有必要了解火山爆发期间火山灰产生的机制，但由于在破坏现有气泡的破碎过程中岩浆泡沫的破坏，以及能量喷发造成的火山灰颗粒的小尺寸知识有限。
到目前为止，分析爆炸碎片产生的最好的火山灰是不可行的，任何关于产生所产生的微粒的气泡的资料都已丢失。
然而，为了了解在最强有力的喷发期间产生火山灰的气泡成核和破碎机制，以实现减轻相关的眼前和长期危害的最终目标，这些信息是必要的。
除了关注火山灰对火山的危害之外，关注火山灰的第二个理由是，火山灰是高强度火山爆发的结果，可能有助于揭示导致这些灾难性事件的过程。
在某些情况下，这可能是距离源头很远的大规模爆炸爆发的唯一证据，可以安全地从沉积后实际爆发地点远地收集到。
爆发特征
1974年10月14日，危地马拉伏尔坎福戈火山爆发，其特点是出现了准持续柱，同时发生了多次爆炸。火山爆发的扩散、喷发的总时间和爆炸的准持续性质，将这一特殊事件归类为次普利尼事件。
10月14日的次平面爆炸，是从10月10日开始到10月23日结束的较长时间内发生的，该事件中的幼小火山岩，是由高铝玄武岩组成的天毒火山灰和拉皮里。
塔夫拉瀑布矿床的粒径分布为单峰型，但在边缘和远端位置，GSD变为双峰型包括10wt%的细灰分。
1980年5月18日，华盛顿的海伦斯涉及到几个不同的活动阶段，包括最初的侧向爆炸，随后是普拉尼火山喷发柱，然后是大范围的火山碎屑流，产生共同燃烧的羽流和大量的非常细的火山灰。
火山喷发的主要阶段持续了近9小时，平均质量通量为4.4×10 7 公斤 ，比1974年10月14日的富戈事件更大的数量级。喷发柱的高度在13至19公里之间，持续了近9小时。
灰色的、相对较少的、含有较高微晶石的泡状浮石碎石，显示出具有~15倍囊直径等效模式的BSD，而较少的泡状白色浮石碎石，显示出相当于50米的囊状直径模式。
对1980年MSH的火山灰成分，GSD总量的50重由非常细的火山灰组成。正如以前那样，不同风格的爆炸性火山爆发具有不同的岩浆成分。
根据气泡的大小和数量密度，可以产生不同比例的火山灰和其他高温分解物，从而控制破碎的性质。
简单的火山灰颗粒，最多能在颗粒的每个方面留下一个泡状的印记。复杂的火山灰颗粒是类似于火山灰的颗粒，在它们的表面上保存着大量的囊泡痕迹，在它们的内部也可能含有额外的完整的、未破碎的泡泡。
在这里侧重于复杂的火山灰颗粒，因为它们能够测量每个火山灰颗粒的众多泡泡，并更好地估计在岩浆破碎之前发生的气泡成核事件的数量。
由于简单和复杂的火山灰颗粒，可能存在于所有的火山岩沉积物的任何距离，并可能跨越各种尺寸，所以我们在形态学上的区别是复杂的与简单的火山灰颗粒相比，灰颗粒可以在很大范围内测量气泡。
复杂火山灰颗粒
在所有地点都发现了简单和复杂的火山灰颗粒，但由于复杂火山灰颗粒一般比简单火山灰颗粒大，复杂火山灰颗粒的相对比例随火山口距离的增加而减小，因为更大的火山灰颗粒在火山羽流中的沉降速度更快。
此外，由于远离通风口，复杂火山灰颗粒的平均尺寸也随之减小。在成百上千个复杂的火山灰颗粒上观察到了囊泡印迹。
在复杂的火山灰颗粒上保存的痕迹都是凹的，在观察到的小泡痕迹中缺乏凸起，这可能表明在破碎过程中，外部气泡破裂后内部气泡继续膨胀。
岩浆在破碎点的表现为一个弹性固体，由于剩余的超压，在淬火之前没有足够的时间进一步增加内部气泡。
那值得考虑的是，一个复杂的火山灰颗粒结构是如何形成于一个岩浆泡沫碎片包裹中的。如果所有的气泡都是大小相同且分布均匀，所有的气泡壁和高原边界都会同时断裂，只会产生简单的火山灰颗粒结构。
在另一个极端，如果火山管道内的所有排放挥发物都集中在一个气泡中，它就会破裂，不会留下气泡状岩浆，从而形成复杂的火山灰颗粒。
只有在更复杂的气泡尺寸和空间分布的现实情况下，才可能形成复杂的火山灰微粒。在富戈矿床中的复杂火山灰颗粒，在较大气泡的现有分布中，由较小气泡在后期成核事件中，产生的空间异质性的结果。
尽管两个火山爆发的BRD中主要是较小的气泡，但MSH显示，在这些相对较小的气泡中，比富戈的比例更高。
MSH岩浆的黏度越大，挥发性越低，就会阻止水扩散到先前存在的较大气泡中，从而促使可能在较晚阶段形成的较小气泡形成相对较大的核。
虽然简单的火山灰颗粒，可以通过破坏各种大小的气泡而产生，但只有复杂的火山灰颗粒一般都足够大，足以可靠地记录在统计上有意义的较大的火山灰颗粒模式。
火山头近端沉积物中的灰大小成分，主要是复杂的火山灰颗粒，这些微粒更有可能保存在岩浆上升过程中，形成并成长的大气泡的痕迹，或者是通过气泡合并形成的。
并不是说大气泡的破坏不会产生简单的火山灰碎片，而是简单地说，这些大气泡的曲率半径无法在大多数简单火山灰颗粒上加以区分，因为它们相对于复杂火山灰颗粒的尺寸较小。
因此，如果要寻找具有统计学意义的较大气泡种群，就必须从包括许多复杂火山灰微粒在内的邻近地点收集样品。
将火山灰规模的成分包括在内，现在提供了一个机会，用以评估喷发事件之间或长期喷发过程中的除气和破碎过程的变化，以监测活动的过渡，并可能有助于灾害预测和缓解。
例如，在某一火山的整个爆炸活动过程中，只产生少量火山灰，如果对复杂火山灰颗粒的生物安全系数的分析，显示气泡数密度改变或主要气泡模式大小的变化。
这可能表明在喷发风格的变化之前，正在变化的脱气动力学。如果再加上其他线索，例如地震活动性或地面变形，这些信息有助于预测喷发强度的变化。
黏性更强的硅质岩浆，在上升过程中可能会抑制气泡的快速生长，从而产生较小的气泡，与相对较小的超压气泡相比，这些气泡形成于较多的镁质岩浆中。
岩浆的特性也决定了快速的后期减压过程中，形成的小气泡的成核动力学和发展。这反过来又定义了总BSD，它与岩浆流变学和粉碎相结合以确定破碎效率。
除粉碎过程外，粉碎效率还决定了复合灰颗粒与简单灰颗粒的比例，然后在大气迁移和沉积过程中演变，从而产生在野外收集的分布。空单分散的BSD和均匀的间分布，只会产生简单的火山灰颗粒，因为所有气泡都会同时破裂。
结论
爆炸性火山活动产生两种形态上不同的火山灰颗粒，简单的火山灰颗粒只允许在每个可观察到的火山灰颗粒表面上测量一个小泡。较大、较复杂的火山灰颗粒保留多个泡的印记，以便在单个火山灰颗粒表面测量，并可能在其内部含有完整的、未破碎的泡。
而简单的和复杂的火山灰颗粒，都是在对比风格和成分的喷发中产生的。简单和复杂的火山灰颗粒的完整种群从通风口出来，但复杂的火山灰颗粒，由于其相对较大的尺寸，而迅速地从柱中脱落，从而使简单的火山灰颗粒，在更远的沉积物中占主导地位。
随着后核气泡的破碎，所产生的简单火山灰颗粒的比例，随通风口距离的增加而增加，较小气泡的表面比例，也随距离的增加而增加。
