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Evidence for deep gas loss in open volcanic systems
Bulletin of Volcanology ( IF 3.5 ) Pub Date : 2021-01-16 , DOI: 10.1007/s00445-020-01433-0
Marielle Collombet , Alain Burgisser , Mathieu Colombier , Elizabeth Gaunt

Previous studies of Vulcanian eruptive products have shown that the respective volcanic conduits were filled for the most part with low-porosity magma (i.e., < 10 vol%) prior to eruption. Comparison with the theoretical porosity distribution expected from closed-system degassing suggests that gas loss must have taken place at depth within the magmatic column (between 3 and 5 km). At such high pressures (between 70 and 110 MPa), however, porosities are low enough (< 20 vol%) to rule out traditional gas loss mechanisms. We tested if channelling, an outgassing mechanism based on bubble connection due to high crystal content (>40 vol%) proposed to occur in mushy magma reservoirs, could also happen in volcanic conduits. We reanalyzed phenocryst, microlite, and porosity data from recent eruptions of Merapi volcano, Indonesia, Soufrière Hills volcano, Montserrat, and Tungurahua volcano, Ecuador. Overall, these magmas had crystal contents high enough for outgassing to occur by channelling. Gases could be channelled out of the magma columns at various levels during ascent to yield mostly gas-depleted magma columns prior to explosive behavior. Such outgassing by channelling thus has the capacity to influence eruptive style. Depending on the phenocryst content, microlite growth during ascent can either foster or impede gas escape by channelling. Considering the pervasive occurrence of microlites and ensuing high crystal contents in volcanic conduits (between 40 and 70 vol%), the high likelihood of channelling implies that other outgassing mechanisms might not be as dominant as previously envisioned.



中文翻译:

露天火山系统中深层天然气损失的证据

以前对Vulcanian火山喷发物的研究表明,在火山喷发之前,各自的火山管道大部分被低孔隙度岩浆(即,<10 vol%)充满。与闭式系统脱气预期的理论孔隙率分布相比较表明,气体损失必定发生在岩浆柱内的深处(3至5 km之间)。然而,在如此高的压力(70至110 MPa之间)下,孔隙率足够低(<20 vol%)以排除传统的气体损失机理。我们测试了在泥浆岩浆储层中发生的高结晶含量(> 40%(体积))基于气泡连接的除气机理是否也可能发生在火山管道中。我们重新分析了印度尼西亚默拉皮火山最近喷发的表晶,微晶岩和孔隙度数据,蒙特塞拉特的SoufrièreHills火山和厄瓜多尔的通古拉瓦火山。总体而言,这些岩浆的晶体含量足够高,以至于通过通道化而产生脱气。在上升过程中,气体可能会以各种水平从岩浆柱中排出,从而在爆炸行为发生之前产生大部分贫化的岩浆柱。因此,通过通道的这种放气具有影响喷发样式的能力。根据隐晶石的含量,上升过程中的微晶生长可以通过窜动来促进或阻止气体逸出。考虑到微晶岩的普遍存在以及火山管道中的高结晶含量(在40%至70%(体积)之间),形成通道的可能性很高,这意味着其他除气机制可能不像以前设想的那样占主导地位。这些岩浆的晶体含量足够高,以至于由于通道化而发生脱气。在上升过程中,气体可能会以各种水平从岩浆柱中排出,从而在爆炸行为发生之前产生大部分贫化的岩浆柱。因此,通过通道的这种放气具有影响喷发样式的能力。根据隐晶石的含量,上升过程中的微晶生长可以通过窜动来促进或阻止气体逸出。考虑到微晶岩的普遍存在以及火山管道中的高结晶含量(在40%至70%(体积)之间),形成通道的可能性很高,这意味着其他除气机制可能不像以前设想的那样占主导地位。这些岩浆的晶体含量足够高,以至于由于通道化而发生脱气。在上升过程中,气体可能会以各种水平从岩浆柱中排出,从而在爆炸行为发生之前产生大部分贫化的岩浆柱。因此,通过通道的这种放气具有影响喷发样式的能力。根据隐晶石的含量,上升过程中的微晶生长可以通过窜动来促进或阻止气体逸出。考虑到微晶岩的普遍存在以及火山管道中的高结晶含量(在40%至70%(体积)之间),形成通道的可能性很高,这意味着其他除气机制可能不像以前设想的那样占主导地位。在上升过程中,气体可能会以各种水平从岩浆柱中排出,从而在爆炸行为发生之前产生大部分贫化的岩浆柱。因此,通过通道的这种放气具有影响喷发样式的能力。根据隐晶石的含量,上升过程中的微晶生长可以通过窜动来促进或阻止气体逸出。考虑到微晶岩的普遍存在以及火山管道中的高结晶含量(在40%至70%(体积)之间),形成通道的可能性很高,这意味着其他除气机制可能不像以前设想的那样占主导地位。在上升过程中,气体可能会以各种水平从岩浆柱中排出,从而在爆炸行为发生之前产生大部分贫化的岩浆柱。因此,通过通道的这种放气具有影响喷发样式的能力。根据隐晶石的含量,上升过程中的微晶生长可以通过窜动来促进或阻止气体逸出。考虑到微晶岩的普遍存在以及火山管道中的高结晶含量(在40%至70%(体积)之间),形成通道的可能性很高,这意味着其他除气机制可能不像以前设想的那样占主导地位。上升过程中的微晶生长可以通过窜动来促进或阻止气体逸出。考虑到微晶岩的普遍存在以及火山管道中的高结晶含量(在40%至70%(体积)之间),形成通道的可能性很高,这意味着其他除气机制可能不像以前设想的那样占主导地位。上升过程中的微晶生长可以通过窜动来促进或阻止气体逸出。考虑到微晶岩的普遍存在以及火山管道中的高结晶含量(在40%至70%(体积)之间),形成通道的可能性很高,这意味着其他除气机制可能不像以前设想的那样占主导地位。

更新日期:2021-01-18
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