Heat discharge at the dynamic magma-water-interface in subaqueous and subglacial volcanism: Experiments and thermodynamic modelling
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Während submariner/subglazialer Eruptionen wurden starke thermische Pulse beobachtet. Diese Eruptionen liefern Hinweise auf zeitliche Dauer und die Intensität der Wärmefreisetzung. Kurzzeit Kalorimeter wurden gebaut, um den Wärmeübergang von einer magmatischen Schmelze auf ein Kühlmittel direkt zu messen. Material rezenter Ausbrüche aus Island (sowie einige interne Laborstandard Zusammensetzungen) wurden zur Herstellung der experimentellen Schmelzen verwendet. Reines Wasser und Wasser-Sediment-Mischungen wurden als Kühlmittel genutzt, bei Temperaturen zwischen 2° C und 95° C. Im nicht explosiven Prozess wurden Partikel produziert, die praktisch identisch sind mit solchen aus natürlichen unterseeischen vulkanischen Ablagerungen. Durch Variation von Schmelze Parametern und experimenteller Geometrie konnten sowohl Flachwasser- als auch Tiefwassersignaturen erzeugt werden. Berechnungen der thermomechanischen Energiebalance der Experimente sind in guter Übereinstimmung mit den Ergebnissen aus der Bilanzierung des Grimsvötn Ausbruchs von 2004. Die Entwicklung des thermodynamischen Modells ist fortgeschritten. Experimente mit Wasser-Sediment- Mischungen zeigen einen sehr starken Einfluss der Wärmekapazität und der Viskosität des Kühlmittels, hingegen zeigte sich der Einfluss der Schmelzetemperatur, des –masseflusses sowie der Fallhöhe (kinetische Anfangsenergie) als vergleichsweise gering. Die mikroseismischen Daten zeigen eine präzise Synchronisation von Fragmentation und Wärmefluss: thermische und seismische Mikropulse erlauben eine hochauflösende Beobachtung des Prozesses. Hochauflösende Drucksensoren wurden genutzt, um die akustischen Emmisionen bei 4 MHz Datenrate zu messen. Hierbei konnte den Fragmentationsvorgängen ein typisches Signal zugeordnet werden (akustischer Fingerabdruck), da die Vorgänge zeitgleich mit einer hochauflösenden Hochgeschwindigkeitskamera aufgezeichnet wurden. Deutschland Radio "Forschung Aktuell", 04/16/2010. ZDF science magazine "Abenteuer Wissen", 01/21/2009. Deutschland Radio "Forschung Aktuell" - Magma auf dem Tisch, 05/14/2008. Bayerisches Fernsehen science magazine "Faszination Wissen", 11/28/2008. 3sat Television science magazine "Nano", 08/29/2008.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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, 2010: Experiments on the heat discharge at the dynamic magma-water-interface. Geophys.Res.Lett.37, page L20311
Schmid, A., Sonder, I., Seegelken, R., Zimanowski, B., Büttner, R., Gudmundsson, M., and Oddsson, B.
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, 2011: Heat source or heat sink: What dominates behavior of non-explosive magma-water interaction?. J. Geophys. Res. 116, page B09203
Sonder, I., Schmid, A., Seegelken, R., Zimanowski, B., and Büttner, R.
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2011: Experimental interaction of magma and "dirty" coolants. Earth Planet. Sci. Lett. 303, pages 323-336
Schipper, C. I., White, J. D. L., Zimanowski, B., Büttner, R., Sonder, I., and Schmid, A.
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2011: Viscosity characteristics of selected volcanic rock melts. J. Volcanol. Geotherm. Res. 200
Hobiger, M., Sonder, I., Büttner, R., and Zimanowski, B.
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2012: Comparative analyses of glass fragments from brittle fracture experiments and volcanic ash particles. Bull. Volcanol. 74, page 691
Dürig, T., Mele, D., Dellino, P., and Zimanowski, B.
