Short Time Physics During Fragmentation of Basaltic and Intermediate Magma

• Antragsteller: Professor Dr. Ingo Sonder
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 224955939

Alle explosiven vulkanischen Eruptionen haben den Übergang von duktiler in den bruchhaften Deformationsbereich von Magma gemeinsam. Doch was bestimmt die Stressverteilung im Magmavolumen? Wieviel Energie ist zur stetigen Deformation und zur Fragmentation nötig? Deshalb wurde ein Experiment entwickelt, in dem eine Schicht magmatischer Schmelze bei Eruptionstemperatur aus dem Ruhezustand, in den Bereich bruchhaften Versagens getrieben wird. Der Prozess wird von Hochgeschwindigkeits-Druck- und Kraftsensoren und einem Hochgeschwindigkeits Videosystem aufgenommen. Es lassen sich die kritische Deformationsrate und die speziefische Fragmentationsenergie messen. Die produzierten Aschepartikel sind naturidentisch. Die gemessene Energie kann mit Felddaten skaliert und die "Absolut-Energie" vulkanischer Eruptionen bestimmt werden. Das Experiment wirft neue Fragen auf: Was ist der Einfluss von Elastizität, Viskosität, geometrischem Confinement und Vesikularität/Porosität? Es ist notwendig das bestehende Experiment zu erweitern. Es soll STAHL ("Short Timescale Accelerated High Load") -Experiment genannt, und mit natürlichen vulkanischen Materialproben durchgeführt und überprüft werden. Diese bestehen aus "standart"-Materialien, mit bekannten Eigenschaften, und aus Proben von Eruptionen wie z.B. des Eyjafjallajökull (2010). Die Ergebinisse sollen auf natürliche Szenarien skaliert werden und als Eingangsgrößen für Großskalenexperimente und numerische Simulationen dienen. Wir hoffen auf Antworten von Fragen wie: "Wieviel Energie muss zum Erzeugen vulkanischer Asche aufgebracht werden?"

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Italien
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Pierfrancesco Dellino; Professor Dr. Bernd Zimanowski