021 3

20

(interwał głębokości 65—25 km). Ma to uzasadnienie w kompensacji spadku gęstości i wzrostu lepkości stopu. Dalszy spadek prędkości następuje wskutek wzrostu lepkości stopu przy zmniejszającym się ciśnieniu. Zmiana kierunku ruchu plagioklazu następuje przy ciśnieniu 6 lub 7 • 10⁸ Pa.

1.2.3. Lepkość

Przemieszczanie się magmy i lawy, krystalizacja minerałów i ich opadanie względnie wznoszenie się w dużym stopniu zależą od lepkości fazy ciekłej. Lepkość jest właściwością ciał przejawiającą się w powstawaniu sil oporu (tarcia wewnętrznego), które przeciwdziałają ruchom wewnętrznym ciała. Duża lepkość cieczy utrudnia jej płynięcie wskutek przestrzennego zróżnicowania prędkości poszczególnych warstw płynu. Energia mechaniczna ruchów wewnętrznych płynu zamienia się w ciepło, powodując podniesienie się jego temperatury.

Pierwsze próby pomiaru lepkości law hawajskich zostały podjęte przez Jaggara. Oceniał on lepkość lawy na podstawie prędkości wnikania jej do stalowego cylindra zanurzonego w jeziorze lawowym. Późniejsze obliczenia lepkości law hawajskich oparto na danych uzyskanych w terenie. Lepkość lawy wzrasta w miarę oddalania się od źródeł jej wypływu. Spowodowane to jest stygnięciem i stopniową utratą składników lotnych. Potoki lawowe pozbawione rozpuszczonego gazu są prawie nieruchome, mimo wysokiej temperatury (1050%C) uwarunkowanej wtórnym ogrzaniem. Natomiast inne potoki, o temperaturze o 100%C mniejszej, mogą być nadal bardzo ruchliwe dzięki obecności składników lotnych.

Lepkość law hawajskich (bazalty toleitowe) w pobliżu źródeł wypływu mieści się w granicach 2—4 • 10² Pa • s*, a średnio wynosi 3 • 10² Pa • s. Tę samą wartość przyjął Hess (1956) za najbardziej prawdopodobną lepkość magmy sillów dolerytowych i była ona brana pod uwagę przez Hessa (1960) i Jacksona (1961) w petrologicznych rozważaniach kompleksu Stillwater.

W latach trzydziestych przeprowadzono laboratoryjne oznaczenia lepkości suchych stopów otrzymanych z bazaltów oliwinowych. Wolarowitch (patrz Hejtman, 1957) dokonał pomiarów lepkości stopu bazaltowego za pomocą wiskozymetru własnej konstrukcji. Lepkość tego stopu wynosiła 296 Pa • s, przy temperaturze 1220%C. Bottinga i Weill (1972) wykazali, że lepkość stopu można również obliczyć. Obliczone lepkości porównywali oni z lep-kościami wyznaczonymi eksperymentalnie i stwierdzili, że wartości obliczone są zazwyczaj większe od eksperymentalnych (tab. 1.5). Obliczyli oni ponadto lepkości magm o składzie granitu, diorytu, diabazu, bazaltu nefelinowego, perydotytu i dunitu. Wyniki tych obliczeń przedstawiono na wykresie (ryc. 1.5).

* Jednostką lepkości dynamicznej w układzie SI jest paskalosekunda (Pa • s); 1 Pa • s = 10 P (puazów).

Tabela 1.5

Lepkość obsydianu ryolitowego, Pa s (Bottinga i Weill, 1972)

Temperatura (°C)

1800    1800 1500 1400 1300 1200    1100

Imp (10 Pa-s)

Ryc. 1.5. Zależność obliczonych lepkości (g) bezwodnych stopów od temperatury (Bottinga i Weill, 1972)

/ stop granitowy, 2a. 2b stopy diorytowe różniące się zawartością krzemionki, .? stop diabazowy, 4 - stop o składzie bazaltu nefelinowego. 5 - stop perydotytowy, 6 Stop dunitowy

Ryc. 1.6. Zależność lepkości (g) nasyconej wodą kwaśnej magmy (obsydian) od temperatury (Carmichael i in., 1974)

Sg - solidus granitowy, Lg likwidus granodiorytowy

Temperatury <%C)	Lepkość oznaczona	Lepkość obliczona
1293	1,2 • I0^4	JO O O
1400	y> o o	4,44 ■ 10^3
1491	9,5 • 10^2	13,20 ■ 10^2
1597	3,1 • 10^2	4,19 • 10^2

Z wykresu tego wynika, że lepkość zależy od temperatury i składu chemicznego stopu. Lepkość stopu krzemianowego (magmy) rośnie ze spadkiem temperatury i ze wzrostem zawartości krzemionki. Zawartość wody ma również istotny wpływ na lepkość stopu krzemianowego. W stałej temperaturze wzrost zawartości wody wydatnie obniża lepkość stopu. Zależność między zawartością wody i lepkością magmy ryolitowej przedstawiono na rycinie 1.6.

W latach siedemdziesiątych dokonano pomiarów lepkości stopów bazaltowych i andezytowych pod wysokim ciśnieniem. Stwierdzono, że lepkość