Механизмы извержения шлаковых конусов давно изучены на предмет их влияния на рост самих конусов. Ранние исследования предполагали, что все конусы образовались в результате одного и того же cтромболического (пузырьково-разрывного) извержения, что и конусы на вершинах гор Этна и Стромболи. Более поздние исследования показали, что большинство исторических извержений, образующих шлакообразующие конусы в моногенетических вулканических полях, были колоннообразными извержениями, похожими на плюриновые извержения, хотя и не столь энергичными. Эти механизмы могут оказывать сильное влияние на размер зерна и фрагментацию (поскольку летучее содержание и химический состав лавы могут отличаться), а также на долю магмы, которая попадает в шлаковый конус.
Однако лабораторные исследования и численные модели показывают, что окончательная морфология конуса практически не отличается. В обоих случаях материал сначала оседает очень близко к краю кратера, а затем каскадами спускается вниз по склону. Таким образом, размер конуса зависит от количества извергаемой магмы за вычетом количества, переносимого в нейтрально плавучее вулканическое облако (которое затем адвицируется ветрами, удаленными от конуса). Аналогичным образом, в обоих случаях морфология конуса зависит от оползневых процессов, поэтому исследования показали, что все девственные конусы должны иметь одинаковый угол наклона (равный углу покоя для скорий, обычно предполагаемому 33°).
Краткий обзор исторических извержений показывает, что не все исторические конусы приближаются к среднему углу наклона 33°, что означает либо изменение угла наклона между конусами, либо не все конусы имеют углы наклона под углом откоса. Существуют доказательства того, что самая ранняя фаза роста предполагает наращивание флангов до тех пор, пока они не окажутся под углом покоя. Кроме того, маловероятно, что угол откоса является универсальной постоянной; как медианный (или средний) размер зерен, так и угловой характер обломков колеблется в пределах, достаточных для изменения угла откоса. Таким образом, когда в старых конусах наблюдаются более низкие углы наклона, нельзя просто предположить, что они размыты.
Шлаковые конусы Гватемалы и западной части Сальвадора
Вулканы гватемало-сальвадорского вулканического поля (GSVF) следуют общей тенденции Центральноамериканского вулканического фронта, который примерно параллелен Центральноамериканской траншее. Золотистые конусы Гватемалы и западного Сальвадора находятся в основном за трендом стратовулкана, в районе Ипала-Грабен. Грабен в Ипале представляет собой протяженную или трансстензионную зону Север-Юг, образовавшуюся в результате взаимодействия между разломами на севере (которые образуют северную границу Карибского бассейна) и субдукционным вулканизмом на юге. Золотистые конусы GSVF являются частью полунепрерывного вулканического поля с концентрацией конусов вблизи Ипала-Грабен, Кулилапа, Ютиапа и Лаго де Гюйя. GSVF также включает щитовые вулканы, купола и старые стратовулканы и простирается на юго-восток от Гватемалы до Сальвадора.
Морфология шлаковых конусов GSVF
Золотые конусы GSVF значительно варьируются по размеру, форме и возрасту. Наиболее примечательной особенностью шлаковых конусов GSVF является широкий диапазон наблюдаемых углов наклона. Фактически, средний угол наклона (24°) значительно ниже так называемого установленного угла наклона (33°). Также имеется значительное количество конусов, морфологический угол наклона которых превышает ожидаемый угол откоса. Полевые наблюдения девяти из заявленных конусов шлака обнаружили мало доказательств агглютинации: сварные бомбы были обнаружены в двух местах и скарациевидный поток на другом, но скорняк был очень или умеренно угловатым во всех местах, и все девять конусов, обнаруженных в поле, были конусами шлака, а не разбрызгиванием.
Сравнение нескольких популяций шлаковых конусов
Классический шлаковый конус, как считается, имеет угол наклона около 33°, отношение высоты к радиусу 0,36, и плоскостность 0,40. Подробный обзор литературы позволяет предположить несколько более сложную картину: одна группа ученых пришли к выводу о среднем угле наклона 26,5° для шлаковых конусов на флангах Mauna Kea, также отметили редкие случаи гораздо более крутых (30°-36°) углов наклона в связи с брызгами или ледниками и предложили, что угол откоса составляет приблизительно 26°. Другие ученые сообщают, что в центральноамериканском вулканическом поясе шлаковые конусы имеют небольшую зависимость от 26° и, как правило, 20° с разницей в углах. Также существует мнение о среднем угле наклона 26°+/-7° для относительно молодых шлаковых конусов в Сан-Францисском вулканическом поле (SFVF).
На вулкане Этна средний наклон 134 паразитарных скорийских конусов составляет 24°, даже если 72 самых молодых из них имеют средний наклон 25°-26°. Эти углы наклона схожи со средними и широкими углами наклона шламовых конусов GSVF. Тем не менее, точность измерения угла наклона сомнительна, и углы наклонов не всегда сообщаются. Неясно, является ли диапазон от 20° до 36° обычным изменением угла наклона с ростом конуса, фактическим изменением угла наклона спирали или, отчасти, изменением в связи с эрозионными процессами.
Модели роста и эрозии
Концептуально шлаковые конусы растут сначала за счет увеличения высоты и угла наклона, затем за счет совместного увеличения высоты и базального диаметра. Если популяция шлаковых конусов представляет собой несколько стадий роста, то меньшие конусы показывают корреляцию между углом наклона и высотой, а большие конусы - между высотой и базальным диаметром. Соотношение между высотой и базальным диаметром также может быть обнаружено в популяции, представляющей переменные объемы или потоки магмы, но с каждым конусом, достигающим конечной стадии роста (где ранняя стадия роста не может быть обнаружена). Это мало говорит о связи плоскостности с ростом.
Все популяции, рассматриваемые в данной работе, демонстрируют сильную корреляцию между высотой и базальным диаметром. Кроме того, большинство диффузоров находятся в пределах одного стандартного отклонения от среднего или изначального соотношения высоты к радиусу. Учитывая относительно большие погрешности измерений большинство диффузоров соответствуют ожиданиям как моделей роста, так и предыдущих исследований роста диффузоров.
Основными исключениями являются старые конусы в SFVF и более крупные конусы из Ламонгана. Некоторые диффузоры GSVF выходят за пределы "первозданного" диапазона с обеих сторон, в отличие от диффузоров SFVF и Ламонган, которые лежат только на нижней стороне диапазона от высоты до радиуса действия излучения.