熔岩流与河流地貌(河流)的异同

Question

活跃的熔岩流与河流地貌有何相似之处?你可以在youtube上搜索这些熔岩流的戏剧性视频，它们看起来都很像溪流或河流。我知道主要的区别是层流和有时是湍流的水流。是否有文献将溪流模型与熔岩流进行比较?

Answer 1

相似之处几乎仅限于这样一个事实，即水和熔岩都向下坡流动，寻求尽可能低的高度。即使是最液体熔岩流动速度比水慢一些，因为它们的密度更高粘度但是，它们较低的速度，特别是它们的粘度，使它们对流经/经过的地形的侵蚀作用小得多。事实上，熔岩通常会冻结在它接触的表面上，所以表面上携带熔岩的通道会变得更窄更浅，它们的侧面会在流动的边缘冻结的地方形成，它们会慢慢抬高流经的地面，而不是侵蚀它。熔岩流看起来更像河流三角洲比排水流域但是沉积的机制是非常不同的。更接近的模型可能是泥石流和冲积扇它们创造了，但不是耗尽坡度和饱和度并沉积熔岩流耗尽的物质热．

在河流系统中游的河流过程和熔岩管之间可能有一些比较之处，但对熔岩管的研究相当不完整，它们不是地球上最容易到达的地方。

我知道很多关于的相互作用在熔岩流和河流系统之间，而不是比较研究，也许其他人可以帮助这一点。

Answer 2

就流变性而言，水和熔岩之间有一个关键的区别:水是牛顿流体，熔岩不是。在早期的火山学中，曾有人试图将熔岩建模为牛顿流体(尼克尔斯,1939)．这种方法在某些情况下可能是一个很好的近似(非常流动的熔岩，如pāhoehoe流)，但不适用于更粘稠的熔岩('a'ā和阻塞流，参见哈里斯等人(2017)对于这些类别的回顾)。

休姆(1974)是第一个将熔岩建模为火山的吗宾汉塑性．在宾厄姆流变学中，剪切速率仍然与剪切应力成线性比例(就像在牛顿流变学中一样)，但在流动开始之前，你需要达到最小的应力量(“屈服应力”)。这种流变学解释了流动形态方面的一些关键差异，如Hulme所述:

如果熔岩是一种理想的牛顿流体，它就会向下流动，甚至在喷口的供应停止后，它还会继续流动，直到它陷入洼地。此外，流体会横向扩散，直到它受到地形的限制，或者直到表面张力阻止了它的扩散，到那时它会非常薄。观察表明，熔岩并不是这样的。通常，一旦新鲜熔岩的供应停止，它就会停在斜坡上，许多流锋虽然不受地形特征的限制，但却又高又陡。很明显，有某种过程限制了熔岩的流动，使其停留在斜坡上，并防止其横向扩散。

近年来，在将熔岩建模为多相流体方面取得了进展:熔岩确实是硅酸盐熔体中的气泡和/或晶体的悬浮，这些颗粒在熔岩流变学中起着作用。最后，还有富含硅的流体(英安岩和流纹岩流体)，它们的粘度非常高($ 10 ^ 8 - 10 ^ {12} $Pa s，和10 ^ 3 - 10 ^ 6美元玄武岩)。这些流动非常粘稠，前进非常缓慢(通常每天1-100米)。因此，它们的流动动力学与水的流动动力学有很大不同。除非你认为固体水:这些熔岩流和冰川流之间有一些相似之处，例如存在ogive (Thorarinsson 1953)．

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参考文献

Nichols(1939)熔岩粘度

Thorarinsson(1953)《熔岩溪流中的欧吉夫斯》

Hulme(1974)熔岩流形态的解释

Harris等人(2017)Pāhoehoe， ' a ' ā，和块状熔岩:命名法的图解历史