휘발성 물질
Volatiles휘발성 물질은 쉽게 기화될 수 있는 화학 원소와 화합물들의 그룹이다.휘발성 물질과는 대조적으로 쉽게 기화되지 않는 원소와 화합물은 내화 물질로 알려져 있다.
지구에서 '휘발물'이라는 용어는 종종 마그마의 휘발성 성분을 가리킨다.우주 지질학에서 휘발성 물질은 행성이나 달의 지각이나 대기에서 조사된다.휘발성 물질은 질소, 이산화탄소, 암모니아, 수소, 메탄, 이산화황, 물 등을 포함한다.
행성 과학
행성 과학자들은 종종 수소와 헬륨과 같이 녹는점이 매우 낮은 휘발성 물질을 기체로 분류하는 반면, 녹는점이 약 100K(-173°C, –280°F) 이상인 휘발성 물질을 얼음이라고 한다.이 맥락에서 "가스"와 "얼음"이라는 용어는 고체, 액체 또는 기체일 수 있는 화합물에 적용될 수 있다.따라서, 목성과 토성은 가스 거성이고, 천왕성과 해왕성은 얼음 거성이다. 비록 그들 내부의 "가스"와 "얼음"의 대부분이 행성의 중심에 가까워질수록 밀도가 높아지는 뜨겁고 고밀도 유체이다.목성의 궤도 안에서 혜성 활동은 물의 얼음의 승화에 의해 추진된다.CO와2 CO와 같은 초 휘발성 물질은 25.8AU(38억 6천만 km)[1]까지 혜성 활동을 일으켰다.
화성암석학
화성 암석학에서 이 용어는 화산의 모양과 폭발성에 영향을 미치는 마그마의 휘발성 성분(대부분의 수증기와 이산화탄소)을 가리킨다.점도가 높은 마그마의 휘발성 물질, 일반적으로 실리카(SiO2) 함량이 높은 장화석은 폭발성 폭발을 일으키는 경향이 있습니다.점도가 낮은 마그마 속의 휘발성 물질, 일반적으로 실리카 함량이 낮은 매피들은 분출하는 경향이 있고 용암 분수를 일으킬 수 있습니다.
마그마 속의 휘발성 물질
일부 화산 폭발은 지표면에 도달하는 물과 마그마의 혼합으로 인해 폭발성이 높으며, 이는 에너지를 갑자기 방출한다.그러나 경우에 따라서는 마그마 [2]자체에 녹아 있는 휘발성 물질에 의해 분화가 일어난다.표면에 가까워지면 압력이 낮아지고 휘발성 물질이 용액 밖으로 나와 액체 속을 순환하는 기포가 생긴다.거품이 서로 연결되어 네트워크를 형성합니다.이것은 작은 물방울로 분해를 촉진하거나 [2]가스의 응고 또는 스프레이를 뿌립니다.
일반적으로 마그마의 95-99%는 액체 암석입니다.그러나 대기압에 도달하면 가스가 팽창할 때 존재하는 작은 비율은 매우 큰 부피를 나타냅니다.가스는 폭발적 [2]폭발을 일으키기 때문에 화산계에서 중요하다.맨틀과 하부 지각의 마그마는 높은 휘발성 함량을 가지고 있다.물과 이산화탄소는 화산이 방출하는 유일한 휘발성 물질이 아니다; 다른 휘발성 물질로는 황화수소와 이산화황 등이 있다.이산화황은 현무암과 유문암에서 흔하다.화산은 또한 많은 양의 염화수소와 불화수소를 휘발성 [2]물질로 방출한다.
휘발성의 용해성
마그마에서 휘발성 물질의 확산에 영향을 미치는 세 가지 주요 요인이 있습니다: 구속 압력, 마그마의 구성, 마그마의 온도.압력과 조성이 가장 중요한 [2]파라미터입니다.마그마가 어떻게 표면으로 올라오는지를 이해하기 위해서는 마그마 내 용해성의 역할을 알아야 한다.경험적 법칙이 마그마와 휘발성의 조합에 사용되었습니다.예를 들어 마그마 내 물의 경우 공식은 n=0.1078P입니다. 여기서 n은 용해된 가스의 중량 백분율(wt%)이고 P는 마그마에 작용하는 메가파스칼(MPa) 단위의 압력입니다.예를 들어 유문암 n = 0.4111 P의 물과 이산화탄소 n = 0.0023 P의 경우 값이 변화한다.이 간단한 방정식은 마그마 안에 휘발성이 한 개만 있을 때 작동합니다.하지만 마그마에는 종종 여러 개의 휘발성 물질이 있기 때문에 실제로는 상황이 그렇게 간단하지 않다.다른 휘발성 물질들 [2]간의 복잡한 화학적 상호작용이다.
간단히 말하면, 유문암과 현무암에서 물의 용해성은 다른 휘발성 없이 지표면 아래의 압력과 깊이의 함수이다.현무암과 유석은 마그마가 표면으로 떠오르면서 압력이 감소하면서 수분을 잃는다.물의 용해성은 현무암 마그마보다 유문에서 더 높다.용해성에 대한 지식은 [2]압력과 관련하여 용해될 수 있는 물의 최대 양을 결정할 수 있게 한다.마그마가 가능한 최대 양보다 적은 양의 물을 포함하고 있다면, 마그마는 물에서 불포화된다.보통 깊은 지각과 맨틀에는 충분한 물과 이산화탄소가 존재하기 때문에 마그마는 종종 이러한 조건에서 포화 상태가 아니다.마그마는 녹을 수 있는 물의 최대 양에 도달하면 포화 상태가 된다.마그마가 표면까지 계속 올라가고 더 많은 물이 녹으면, 마그마는 과포화 상태가 된다.마그마에 더 많은 물이 녹으면, 그것은 거품이나 수증기로 분출될 수 있다.공정에서 압력이 감소하고 속도가 증가하기 때문에 이러한 현상이 발생하며 공정은 용해도와 [2]압력의 감소 사이에서 균형을 이루어야 합니다.마그마 속 이산화탄소의 용해도와 비교해보면, 이것은 물보다 상당히 적고 더 깊이에서 용출되는 경향이 있다.이 경우 물과 이산화탄소는 [2]독립적인 것으로 간주된다.마그마 시스템의 동작에 영향을 미치는 것은 이산화탄소와 물이 방출되는 깊이입니다.이산화탄소의 낮은 용해도는 마그마 챔버에 도달하기 전에 기포를 방출하기 시작한다는 것을 의미합니다.마그마는 이미 과포화 상태에 있다.이산화탄소 기포로 농축된 마그마는 챔버 지붕까지 올라가고 이산화탄소는 갈라진 틈을 통해 칼데라로 [2]누출되는 경향이 있습니다.기본적으로, 분출하는 동안 마그마는 물보다 더 많은 이산화탄소를 잃게 되는데, 이것은 챔버 안에 이미 과포화가 되어 있다.전반적으로, 물은 폭발 [2]시 주요 휘발성 물질이다.
기포의 핵생성
버블 핵생성은 휘발성이 포화 상태가 되면 발생합니다.사실 기포는 균질핵생성이라 불리는 과정에서 자발적으로 모이는 경향이 있는 분자로 구성되어 있습니다.표면 장력은 표면을 수축시키는 기포에 작용하여 기포를 [2]액체로 되돌립니다.핵 형성 과정은 들어갈 공간이 불규칙하고 휘발성 분자가 표면 [2]장력의 영향을 완화시킬 수 있을 때 더 커진다.핵생성은 마그마 챔버에 저장된 고체 결정의 존재로 인해 발생할 수 있다.거품을 만들 수 있는 완벽한 잠재적 핵 형성 장소입니다.마그마에 핵이 없다면 기포 형성이 매우 늦게 나타나고 마그마가 상당히 과포화됩니다.과포화압과 기포의 반지름의 균형은 δP=2μ/r(여기서 δP는 100MPa이고 δ는 표면장력)[2]이다.만약 마그마가 매우 과포화되었을 때 핵생성이 늦게 시작되면, 거품들 사이의 거리는 더 [2]작아진다.근본적으로 마그마가 지표로 빠르게 떠오르면, 시스템은 평형을 잃고 과포화 상태가 될 것이다.마그마가 떠오르면 기존 분자에 새로운 분자를 추가하는 것과 새로운 분자를 만드는 것 사이에 경쟁이 벌어진다.분자간 거리는 신규 또는 기존 부위로 집합하는 휘발성 물질의 효율성을 특징짓습니다.마그마 안에 있는 결정들은 거품이 어떻게 자라고 [2]핵이 형성되는지를 결정할 수 있다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Hui, Man-To; Farnocchia, Davide; Micheli, Marco (2019). "C/2010 U3 (Boattini): A Bizarre Comet Active at Record Heliocentric Distance". The Astronomical Journal. 157 (4): 162. arXiv:1903.02260. doi:10.3847/1538-3881/ab0e09.
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p Parfitt E A, Wilson L, (2008) :물리 화산학의 기초.블랙웰 출판사(미국 몰든)