متقلبة (علم الفلك الجيولوجي)

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

المواد المتطايرة هي مجموعة من العناصر الكيميائية والمركبات الكيميائية التي يمكن أن تتبخر بسهولة . وعلى النقيض من المواد المتطايرة، فإن العناصر والمركبات التي لا تتبخر بسهولة تُعرف بالمواد المقاومة للحرارة .

على كوكب الأرض، يشير مصطلح "المواد المتطايرة" غالبًا إلى المكونات المتطايرة للماغما . في علم الجيولوجيا الفلكية، يتم دراسة المواد المتطايرة في قشرة أو غلاف كوكب أو قمر. تشمل المواد المتطايرة النيتروجين وثاني أكسيد الكربون والأمونيا والهيدروجين والميثان وثاني أكسيد الكبريت والماء وغيرها.

علم الكواكب

غالبًا ما يصنف علماء الكواكب المواد المتطايرة ذات نقاط الانصهار المنخفضة بشكل استثنائي، مثل الهيدروجين والهيليوم ، على أنها غازات، في حين يُشار إلى المواد المتطايرة ذات نقاط الانصهار التي تزيد عن حوالي 100 كلفن (-173 درجة مئوية، -280 درجة فهرنهايت) على أنها جليد. يمكن تطبيق مصطلحي "غاز" و"جليد" في هذا السياق على المركبات التي قد تكون صلبة أو سائلة أو غازية. وبالتالي، فإن كوكبي المشتري وزحل هما عمالقة  غازية ، وأورانوس ونبتون عمالقة جليدية ، على الرغم من أن الغالبية العظمى من "الغاز" و"الجليد" في داخلهما عبارة عن سائل ساخن وكثيف للغاية يزداد كثافة كلما اقتربنا من مركز الكوكب. داخل مدار المشتري، يتم دفع نشاط المذنبات عن طريق تسامي الجليد المائي. لقد ولدت المواد المتطايرة الفائقة مثل ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون نشاطًا مذنبيًا يصل إلى 25.8 وحدة فلكية (3.86 مليار كيلومتر). [1]

علم الصخور النارية

في علم الصخور النارية يشير المصطلح بشكل أكثر تحديدًا إلى المكونات المتطايرة في الصهارة (معظمها بخار الماء وثاني أكسيد الكربون) التي تؤثر على مظهر البراكين وانفجارها . تميل المواد المتطايرة في الصهارة ذات اللزوجة العالية ، والتي تكون عادةً من الفلسيس مع محتوى أعلى من السيليكا (SiO 2 )، إلى إنتاج ثورات تكون ثورانًا متفجرًا . تميل المواد المتطايرة في الصهارة ذات اللزوجة المنخفضة، والتي تكون عادةً من المافيك مع محتوى أقل من السيليكا، إلى التنفيس على شكل ثوران اندفاعي ويمكن أن تؤدي إلى نافورة من الحمم البركانية .

المواد المتطايرة في الصهارة

بعض الانفجارات البركانية تكون متفجرة بسبب اختلاط الماء بالصهارة التي تصل إلى السطح مما يطلق الطاقة فجأة، إلا أنه في بعض الحالات يكون الانفجار ناتج عن المواد المتطايرة المذابة في الصهارة نفسها. [2] عند الاقتراب من السطح يقل الضغط وتخرج المواد المتطايرة من المحلول مما يخلق فقاعات تدور في السائل . تصبح الفقاعات متصلة ببعضها البعض لتشكل شبكة. وهذا يعزز التفتت إلى قطرات صغيرة أو رذاذ أو جلطات في الغاز . [2]

بشكل عام، 95-99% من الصهارة عبارة عن صخور سائلة. ومع ذلك، فإن النسبة الصغيرة من الغاز الموجودة تمثل حجمًا كبيرًا جدًا عندما تتمدد عند الوصول إلى الضغط الجوي . وبالتالي فإن الغاز مهم في نظام البركان لأنه يولد ثورات متفجرة. [2] تحتوي الصهارة في الوشاح والقشرة السفلية على نسبة عالية من المواد المتطايرة. الماء وثاني أكسيد الكربون ليسا المواد المتطايرة الوحيدة التي تطلقها البراكين ؛ تشمل المواد المتطايرة الأخرى كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكبريت . ثاني أكسيد الكبريت شائع في الصخور البازلتية والريوليتية . تطلق البراكين أيضًا كمية كبيرة من كلوريد الهيدروجين وفلوريد الهيدروجين كمواد متطايرة. [2]

قابلية ذوبان المواد المتطايرة

هناك ثلاثة عوامل رئيسية تؤثر على تشتت المواد المتطايرة في الصهارة: الضغط الحابس ، وتركيب الصهارة، ودرجة حرارة الصهارة. الضغط والتركيب هما أهم المعلمات. [2] لفهم كيفية تصرف الصهارة عند ارتفاعها إلى السطح، يجب معرفة دور الذوبان داخل الصهارة. تم استخدام قانون تجريبي لتركيبات مختلفة من الصهارة والمواد المتطايرة. على سبيل المثال، بالنسبة للماء في الصهارة، تكون المعادلة هي n = 0.1078 P حيث n هي كمية الغاز المذاب كنسبة مئوية من الوزن (wt٪)، و P هو الضغط بالميجا باسكال (MPa) الذي يؤثر على الصهارة. تتغير القيمة، على سبيل المثال بالنسبة للماء في الريوليت n = 0.4111 P ولثاني أكسيد الكربون n = 0.0023 P. تعمل هذه المعادلات البسيطة إذا كان هناك مادة متطايرة واحدة فقط في الصهارة. ومع ذلك، في الواقع، فإن الوضع ليس بهذه البساطة لأنه غالبًا ما يكون هناك العديد من المواد المتطايرة في الصهارة. إنه تفاعل كيميائي معقد بين المواد المتطايرة المختلفة. [2]

ببساطة، فإن ذوبان الماء في الريوليت والبازلت هو دالة على الضغط والعمق تحت السطح في غياب المواد المتطايرة الأخرى. يفقد كل من البازلت والرايوليت الماء مع انخفاض الضغط مع ارتفاع الصهارة إلى السطح. تكون ذوبان الماء أعلى في الريوليت مقارنة بالصهارة البازلتية. تسمح معرفة الذوبان بتحديد الحد الأقصى لكمية الماء التي يمكن إذابتها فيما يتعلق بالضغط. [2] إذا كانت الصهارة تحتوي على كمية ماء أقل من الحد الأقصى الممكن، فهي غير مشبعة بالماء. عادة، لا يوجد ما يكفي من الماء وثاني أكسيد الكربون في القشرة العميقة والوشاح، لذلك غالبًا ما تكون الصهارة غير مشبعة في هذه الظروف. تصبح الصهارة مشبعة عندما تصل إلى أقصى كمية من الماء يمكن إذابتها فيها. إذا استمرت الصهارة في الارتفاع إلى السطح وذاب المزيد من الماء، فإنها تصبح مشبعة فوق الماء . إذا تم إذابة المزيد من الماء في الصهارة، فيمكن إخراجه على شكل فقاعات أو بخار ماء. يحدث هذا لأن الضغط ينخفض ​​في العملية وتزداد السرعة ويجب أن تتوازن العملية أيضًا بين انخفاض الذوبان والضغط. [2] عند إجراء مقارنة مع ذوبان ثاني أكسيد الكربون في الصهارة، فإن هذا أقل بكثير من الماء ويميل إلى الذوبان على عمق أكبر. في هذه الحالة، يُعتبر الماء وثاني أكسيد الكربون مستقلين. [2] ما يؤثر على سلوك النظام الصخري هو العمق الذي يتم عنده إطلاق ثاني أكسيد الكربون والماء. انخفاض ذوبان ثاني أكسيد الكربون يعني أنه يبدأ في إطلاق الفقاعات قبل الوصول إلى حجرة الصهارة. تكون الصهارة في هذه المرحلة مشبعة بالفعل. ترتفع الصهارة المخصبة بثاني أكسيد الكربون إلى سقف الحجرة ويميل ثاني أكسيد الكربون إلى التسرب عبر الشقوق إلى كالديرا العلوية. [2] بشكل أساسي، أثناء الثوران تفقد الصهارة ثاني أكسيد الكربون أكثر من الماء، الموجود في الحجرة مشبع بالفعل. بشكل عام، الماء هو المادة المتطايرة الرئيسية أثناء الثوران. [2]

تكوين الفقاعات

تحدث النواة الفقاعية عندما يصبح المتطاير مشبعًا . في الواقع، تتكون الفقاعات من جزيئات تميل إلى التجمع تلقائيًا في عملية تسمى النواة المتجانسة . يعمل التوتر السطحي على الفقاعات في انكماش السطح ويجبرها على العودة إلى السائل. [2] تكون عملية النواة أكبر عندما تكون المساحة الملائمة غير منتظمة ويمكن للجزيئات المتطايرة تخفيف تأثير التوتر السطحي. [2] يمكن أن تحدث النواة بفضل وجود بلورات صلبة ، مخزنة في حجرة الصهارة. إنها مواقع نووية محتملة مثالية للفقاعات. إذا لم يكن هناك نواة في الصهارة، فقد يظهر تكوين الفقاعات متأخرًا حقًا وتصبح الصهارة مشبعة بشكل كبير. يتم التعبير عن التوازن بين ضغط التشبع الفائق ونصف قطر الفقاعة بهذه المعادلة: ∆P = 2σ / r، حيث ∆P هو 100 ميجا باسكال و σ هو التوتر السطحي. [2] إذا بدأت عملية التبلور لاحقًا عندما تكون الصهارة مشبعة جدًا، تصبح المسافة بين الفقاعات أصغر. [2] في الأساس، إذا ارتفعت الصهارة بسرعة إلى السطح، فسيكون النظام أكثر خروجًا عن التوازن ومشبعًا بشكل مفرط. عندما ترتفع الصهارة، تكون هناك منافسة بين إضافة جزيئات جديدة إلى الجزيئات الموجودة وإنشاء جزيئات جديدة. تميز المسافة بين الجزيئات كفاءة المواد المتطايرة في التجمع في الموقع الجديد أو الموجود. يمكن للبلورات الموجودة داخل الصهارة تحديد كيفية نمو الفقاعات وتكوينها. [2]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ هوي، مان-تو؛ فارنوتشيا، ديفيد؛ ميشيلي، ماركو (2019). "C/2010 U3 (بواتيني): مذنب غريب نشط على مسافة قياسية من مركز الشمس". المجلة الفلكية . 157 (4): 162. arXiv : 1903.02260 . رمز Bibcode : 2019AJ....157..162H. doi : 10.3847/1538-3881/ab0e09 . S2CID  118677320.
  2. ^ abcdefghijklmnop Parfitt EA, Wilson L, (2008): أساسيات علم البراكين الفيزيائي. دار بلاكويل للنشر، مالدين، الولايات المتحدة الأمريكية
  • مسرد مصطلحات علم الفلك الكوكبي
  • المواد المتطايرة من براكين كوستاريكا.
  • اكتشافات بحثية في مجال علوم الكواكب المتطايرة
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=علم_الجيولوجيا_المتطايرة&oldid=1231348231"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate