السخانات: التعريف والأنواع والنظرية

بعد قراءة هذه المقالة سوف تتعلم: 1. تعريف Geysers 2. أنواع Geysers 3. Theory of Geyser Eruption.

تعريف السخانات:

نبع ماء حار هو نبع حار يتميز بالتصريف المتقطع للماء الذي يتم قذفه كثوران مضطرب مصحوب بمرحلة بخار. تشبه السخانات الينابيع الساخنة ، التي تنفث دوريًا نوافير المياه والبخار. ترتبط غالبية نوافير العالم بمناطق النشاط البركاني ، وهي المناطق التي توفر الحرارة اللازمة لغلي المياه الجوفية الضحلة.

عموما ، تحتوي السخانات البركانية المرتبطة بها على ثلاثة متطلبات - مصدر داخلي للحرارة لتسخين المياه الجوفية في مكان ضيق ، وهي قناة أي مسار طبيعي يكاد يكون ضيقًا بالماء وضغطًا ضيقًا ومياهًا كبيرة يتم ضخها للحفاظ على انبثاق السخان.

وبما أن السخانات تحتاج إلى كمية كبيرة من الماء الساخن ، الذي يبدأ كمياه سطحية باردة ، فهناك حاجة لمصدر قوي للحرارة تحت حوض السخان. المصدر الوحيد الممكن للحرارة هو النشاط البركاني. يحصل الحرارة في الماء على النحو التالي.

يتدفق الماء البارد من السطح ببطء عبر الصخور تحت الأرض. في نهاية المطاف يصل إلى عمق حوالي 4500 إلى 5000 متر تحت السطح. بما أن حقول السخان تقع في المناطق البركانية ، تكون الصخور عند هذه الأعماق شديدة الحرارة. يتم تسخين الماء عن طريق ملامسته للصخور الساخنة جداً ويحصل على درجة حرارة تصل إلى حوالي 340 درجة مئوية.

في هذه الحرارة المرتفعة تبقى المياه في حالة سائلة (بدلاً من التبخير إلى البخار) لأنها تحت ضغط حصر مرتفع جداً من الصخور والمياه الموجودة فوقها. تتسرب هذه المياه الساخنة جدا من خلال شبكة من الشقوق تحت الأرض تشكيل نظام السباكة ، مما يؤدي إلى ضيق ضيق بالقرب من السطح.

المياه المجمعة بالفعل فوق أعمال انقباض كغطاء يساعد على الحفاظ على الضغط على الماء المغلي أدناه. عندما ينفجر السخان في النهاية ، فإنه يعمل مثل طباخ الضغط بدون صمام تنفيس ، وينفخ غطاءه نحو السماء.

والملاحة نادرة بالفعل ، ويعرف حوالي 1000 نبع ماء على الكوكب. نوافير العالم العظمى موجودة في أيسلندا ونيوزيلندا وحديقة يلوستون الوطنية ، وايومنغ التي هي موطن لنبع السخان القديم المخلص الشهير.

إن مدة اندفاع السخان المائي ، أي المدة التي يستغرقها الثوران تعتمد على العديد من العوامل ، ولكنها تعتمد في المقام الأول على حجم نظام السباكة في Geyser. معظم السخانات ، اللعب الكبير والصغير لبضع دقائق فقط ، ولكن البعض لديهم فترات عدة ساعات أو نادرا حتى بضعة أيام.

بعد انتهاء ثوران واحد ، يكرر نبع ماء حار عملية الاستعادة بأكملها خلال فترة هادئة. تحتوي كل نبع ماء حار على نظام سباكة فريد خاص بها. بعض الملء في غضون دقائق في حين أن الآخرين قد يستغرق شهورا.

انفجارات البخار:

الماء هو متفجر ممتاز. فقط لتر من الماء السائل المغلي تماما سوف ينتج 1500 لتر من البخار. هذا الإمكانات المتفجرة موجودة فقط عندما يتم الاحتفاظ بالماء فوق وتحت ضغط حصر. يمكن أن توجد مثل هذه الحالة داخل تجاويف تحت الأرض داخل أنظمة السخان.

يستوعب الثوران العادي زيادة الضغط الناجمة عن غليان الماء في السخان. لكن في بعض الأحيان يكون الضغط مرتفعًا جدًا على الصخرة التي تصطف السباكة. عندما ينفجر ينفجر ينفجر بعيدا تاركا وراءها فوهة البركان. انفجر كتلة هائلة من البخار.

علب الطين:

الأواني الطينية هي عبارة عن fumaroles تغرق تحت المياه السطحية ، مما يمنع البخار والغازات الأخرى من الهروب مباشرة إلى الغلاف الجوي. يتم أكسدة كبريتيد الهيدروجين في الماء بواسطة تفاعلات كيميائية وبكتيريا لتشكيل حامض الكبريتيك.

يمكن للحمض أن يهاجم بطانة الصخور في فوهة الربيع الحارة. الصخرة المميزة تخلق الطين الرطب من وعاء الطين. الفومارول تحت الوحل دائمًا هناك ويصنع فقاعات البخار التي تسبب الغليان والانفجار في وعاء الطين.

أنواع السخانات:

تمر جميع السخانات المائية بنفس عملية الثوران الأساسية ، ولكن بسبب الاختلافات في البنية السطحية القريبة لأنظمة السباكة ، تأتي ثورات السخان في الأشكال الثلاثة التالية ، وهي:

(أ) السخانات المخروطية النوعية

(ب) السخانات النافورة

(ج) الينابيع فقاعة الحمام

(أ) السخانات المخروطية النوعية:

السخانات المعروفة معظمها تنتمي إلى هذا النوع. هذه غالبا ما يكون لها مخروط geyserite على مستوى الأرض. فقط تحت الأرض هناك ضيق ضيق للغاية.

هذه السخانات غالباً ما ترش قليلاً من الماء خلال الفاصل الزمني الهادئ بين الانفجارات. بسبب مخاليط الترطيب المستمر يتم إنشاؤها على مدى سنوات. أعمال الافتتاح الصغيرة مثل فوهة عندما يحدث ثوران. هذه السخانات هي قوية لطائرات النفاثة المائية بارتفاع كبير.

(ب) أنواع السخانات النافورة:

هذه السخانات لها فوهة مفتوحة على السطح. تمتلئ هذه الحفرة بالماء قبل أو أثناء الثوران. بما أن البخار البركاني يجب أن يرتفع من خلال تجمع الماء ، فإن تأثير السخان يصبح أضعف مما هو في السخان المخروطي من النوع المخروطي. عندما تتدفق فقاعات البخار عبر البركة ، يتم إنتاج رشاشات منفصلة تؤدي إلى انفجار أو رش البركان.

(ج) الينابيع فقاعة الحمام:

وتخضع نوابض الدش المبتلة إلى نوبات متقطعة من الغليان السطحي النشط بسبب ارتفاع درجة حرارة المياه مما يجعلها تبدو مثل السخانات. ومع ذلك ، لا يمكن رؤية أي مرحلة بخار ترتفع إلى سطح البركة. هذه صغيرة الحجم نسبيًا ، تصل أحيانًا الثورات إلى 10 إلى 20 سم. متوسط.

يسبق ثوران السخان بشكل عام التذمر والغليان العنيف. يمتد الماء فوق الجزء العلوي من الفتحة. قريبا جدا شوهدت أعمدة منخفضة من المياه تنفث. وتتبع هذه الطائرات النفاثة القوية إلى عشرات الأمتار في الهواء.

نظرية السخان الثور:

يتم قبول نظرية اندفاع السخان على أساس ملاحظات بنسن بشكل عام. وتستند هذه النظرية إلى الدراسات التي أجراها بنسن على السخانات في أيسلندا. وهو يعتمد على حقيقة أن نقطة غليان الماء تزداد مع الضغط.

درجة الحرارة عند نقطة الغليان عند مستوى سطح البحر هي 100 درجة مئوية حيث يكون ضغط الماء 1 جو أو حوالي 98.1 كيلو نيوتن / nr (عمود من الماء بارتفاع 10 أمتار لديه ضغط 1 جو). عند زيادة العمق يزداد الضغط وبالتالي ترتفع نقطة غليان الماء أيضًا.

من الجدير بالملاحظة أن الماء الساخن المنبعث من نبع ماء حار هو في الغالب مياه الأمطار التي غمرت في الأرض ، وقد تم تسخين هذه المياه بواسطة الحمم الساخنة جداً على الصخور النارية الحارة. من الممكن أيضًا أن تكون بعض البخار والغازات الأخرى قد أتت من الصهارة.

إذا دخل الماء الآن إلى الشق أو الأنبوب وأصبح دافئًا مع العمق عن طريق امتصاص الغازات الساخنة أو عن طريق ملامسته للصخور الساخنة ، فإنه يمكن أن يبقى في حالة سائلة حتى ولو كانت درجة حرارته أعلى من 100 درجة مئوية وهي نقطة الغليان الماء في مستوى البحر.

إنه لا يزال في الحالة السائلة بسبب الضغط العالي السائد. مع استمرار ارتفاع ضغط المياه في دخول الأنبوب ، سوف يتدفق في النهاية نحو السطح. سيؤدي ذلك إلى تدفق الماء الموجود أدناه إلى الأنبوب لتحل محل المياه التي ارتفعت.

إذا كانت درجة الحرارة ينبغي أن ترتفع إلى هذا المستوى ، بحيث عند تغير الضغط العالي يتحول الماء إلى بخار عند ضغط مرتفع. هذا البخار عالي الضغط يدفع عمود الماء للخليط معه. ينفث هذا الخليط من البخار والماء من الفتحة.